变刚度多维感知智能软体机器人被《新华社》评为机器人“黑科技”

发布者:浙大宁波校区发布时间:2021-10-19浏览次数:4

  随着科学技术的发展,越来越多的机器人已应用到人们的日常生活和工作当中,而软体机器人由于其结构柔软,在人机共融与人交互环境中相对比较安全而得到越来越多的应用。

  浙江大学宁波研究院夏庆华团队开发的智能软体机器人仿生手表面刚度和机构刚度能够随工况的不同而自动做调节,在接触到结构较硬的物体时其刚度降低,从而避免对仿生手和物体的损坏;在抓取较软的物体时其刚度增大,从而能更加稳妥地抓取物体。仿生手表面也覆盖有柔性多维感知传感器阵列,用于感知外部压力、滑觉、温度、湿度,并据此自主调节仿生手的状态。该技术在2021年7月被《新华社》评为机器人“黑科技”,见图1。

图1 团队开发的软件机器人被《新华社》评为机器人“黑科技”

  传统机械爪由于没有很好的刚度适应性和感知性能,抓取物体时可能会对机械爪和被抓物体造成损害,或者无法稳定抓取,例如抓取蔬菜水果等较为柔软的物体时可能会由于果蔬的表皮脆弱而导致果蔬损伤,抓取蛋糕时造成蛋糕变形和损坏。为解决现有技术的不足,夏庆华团队开发的软体机器人仿生手通过多维感知测算被抓取物体的刚度并自主调节自身刚度,实现良好的抓取效果,通过变刚度机构在仿生手上的应用使得灵巧手抓握更加易于控制,减少了抓握过程对仿生手和被抓物体的损坏。图2展示了用橙色智能软体机器人仿生手抓取柔性物体如网球的应用。图3所示为智能软体机器人仿生手。图4所示为通过黑色体感手套远程操控多维感知仿生手抓取物体。



图2 智能软体机器人仿生手用于抓取柔性物体

图3 智能软体机器人仿生手



图4 远程操控多维感知仿生手抓取物体

  团队开发的软件机器人也可用于康复领域,帮助肌无力肌萎缩患者复健。肌无力是一种慢性疾病,治疗过程漫长,如果患者想更好更快地康复,除了配合医生的治疗外,还应该自己本身进行及时和定期的康复训练。图5所示为团队开发的软件机器人在肌无力病人手指康复时的应用。训练系统在主动抗阻模式下,可使用手持控制器设定训练力度,训练器主机可实时检测、评估训练手套的工作状态,在语言引导下可由手持控制器控制训练手套的抓握与状态切换。


图5 肌无力病人手指康复智能软体机器人

  团队开发的三维触觉传感手指游戏训练系统,可以提高手指训练趣味性、提升手指训练效率,使患者有效锻炼大脑的协调性。图6所示为手指游戏训练系统,训练者戴上触觉传感手套活动手指时,手机App会实时监控各手指的手掌及手背处的压力分布。这些压力数据经过游戏训练系统处理后,手机App将根据每个患者的手指能力情况,自动设置每天每个手指的锻炼强度、时长及方式。该系统可帮助患者调整生活方式,每天按时、主动进行训练。

图6 手指游戏训练智能软体机器人


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