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人人皆可加装强大的“第三只手”,研究人员开发能打羽球、摘水果并拆墙壁的穿戴式机器手臂

2024-11-02 204


加拿大舍布鲁克大学(Université de Sherbrooke)研究人员开发了一款穿戴式机器手臂,可在人们执行特定任务时,提供可以大幅节省力气并提升效率的“第三只手”。这个机器手臂强壮到足以击穿墙壁,穿上它的使用者,就仿佛漫威超级大反派“八爪博士”(Doc Ock)上身般地能执行各种更艰钜的任务。 

一款全新可穿戴式机器手臂让使用者在执行任务时多了一只可以提供额外帮助的强壮手臂,这个安装在腰部的液压式手臂具备三个自由度,每秒可移动 3.4 米,并且可以举起重达 5 公斤的物体。该系统本身的重量和人的手臂差不多,整个机器手臂的控制,必须经由第二个人在旁边透过另一个迷你版机器手臂来控制。

模仿人类手臂的性能表现,最重可举起 5 公斤的物体

研究人员表明,该技术不但可以用来进行油漆、清洗窗户、打羽球、采收水果、把工具传递给工人,甚至还在建筑工地里拆除墙壁。根据《IEEE Spectrum》期刊论文,这个机器手臂是由加拿大舍布鲁克大学的研究人员开发制造的,它是一种业界习惯称之为“外加式机器手臂”(Supernumerary Robotic Arm,SRA 或 Supernumerary Robotic Limb,SRL)的可穿戴式机器手臂,可为人类提供额外强壮且多工的肢体。

该装置配备了磁流变离合器(Magnetorheological Clutch)和液静压传动机制(Hydrostatic Transmission),并以“在工业和家庭应用中模仿人类手臂的性能表现”为发展目标。该机器手臂重约 4 公斤,与人的手臂重量相当,最重可举起 5 公斤的物体,但为了防止可能砸到使用者脸部的可能风险,所以特别对其动作进行限制。

除了配戴该机器手臂的人之外,还需要第二个人站在旁边,透过一个微型手持式机器手臂来进行辅助性的控制,这个被称为主从式配置。研究人员将这个机器手臂视之为在执行任务时的协同伙伴,因为它可以提高生产力,或能完成其他工作,进而释放使用者,让使用者能根据创造力或判断力而对诸如油漆或装配等作业做出决定。

人类意图的侦测成为关键,未来会透过新增感测器来改善

“我很快就习惯怎么操作,我可以补偿某些动作(X、Y 和 Z 轴的平移动作),但我在补偿扭转动作上仍有一些问题要解决(例如透过机器手臂持握球拍来打网球),这实在很有趣!”该研究第一作者 CatherineVéronneau 指出:“我们还注意到,背带必须贴紧身体,因为背带和身体之间如果有缝隙,就会感到非常不舒服。”

Véronneau 和她的团队成员希望能在机器手臂上新增感测器,如此一来它就可以紧贴著使用者旁进行采收蔬果或其他更多的协作任务。“想让第三只手臂(或任何外加式机器手臂)自主,就需要理解动作背后的人类意图,而这实际上取决于应用程序,”她解释说:“举例来说,如果外加式机器手臂要执行当使用者手上拿着东西时要为其开门的任务的话,那么控制器就应该侦测何时才是开门的最恰当时机。”

因此,对于一个特定的应用程序来说,这是可行的,但是,如果我们想要让外加式机器手臂达到多功能的要求,那么就需要借助一些 AI 或智慧控制器来侦测人类想要做什么,以及 SRL 能如何辅助使用者(并充当协同伙伴),也因为如此,在“人类意图”这个广大领域里,还有很多东西需要探索与研究,”Véronneau 表示。

  • Fully armed! Wearable robotic arm powered by hydraulics can hold tools, play badminton and even smash through walls

(首图来源:影片截图)

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2020-06-10 19:08:00

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