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機器人可以擰油蓋了? MIT開發的靈活機器人實在厲害

時間:2019-11-08 來源:機器人在線 閱讀:498 原創


大自然神奇的力量,帶給機器人專家很多研發靈感。


比如植物的生長。



當植物每天接受長時間的太陽光照時,通過細胞分裂(有絲分裂)和幼苗上胚軸或生長點的擴展,植物會迅速長出葉子和莖,這將支持未來花朵或果實的生長。


植物的生長方式給麻省理工學院的工程師帶來了靈感,于是他們開發出一種靈活機器人。


靈活機器人采用鏈狀附件設計,使其延伸得足夠靈活,因此能夠在任何必要的配置中扭轉和轉動。


同時,它又具有足夠的剛性以支撐重負載,或施加扭矩以在狹窄的空間中組裝零件。


靈活機器人由一個“生長點”或變速箱組成,該變速箱將松動的互鎖塊鏈拉入盒子,將鏈條單元鎖定在一起。


任務開始時,靈活機器人會以剛性附件的形式將鏈條逐個送出。


任務完成后,機器人可以收回附件,并以不同的長度和形狀再次將其伸出以迎接下一個任務。


這項研究部分由日本軸承制造商NSK Ltd資助。


填補狹窄空間機器人靈活作業的空白


在相比寬闊開放的工廠中,移動機器人實現自主導航毫無困難,但是對于在狹小的空間里,或者是雜亂的貨架后面,甚至是擰開汽車發動機的油蓋,目前的機械手可能無法實現。


靈活機器人的研發也許就可以填補這方面的空白。


福特基金會工程學教授Asada表示,“機器人的實現與實際工廠完全不同,它是在某種抽象水平上展現出相同的功能。”


在實驗中,機器人被編程后,它會繞著障礙物從其基座延伸或在擴展時轉過身。


也就是說,它已經足夠靈活了。


據研究人員表示,如果將抓爪連接到機器人的生長尖端或變速箱上,則靈活機器人可以生長得足夠長,以在狹窄的空間中蜿蜒,然后施加足夠的扭矩來松開螺栓或擰松蓋子。


團隊的研究員Emily Kamienski認為,自動維護是機器人可以完成的任務的一個很好的例子。她說:“引擎蓋下的空間相對開闊,但最后一點是必須在發動機缸體周圍導航或到達機油濾清器的地方,這是固定臂無法觸及的地方。而這個機器人可以做類似的事情。”


關鍵是解決“最后一腳”


“最后一腳”是指機器人任務或探索性任務的最后一步。


機器人一般都花費大部分時間穿越開放空間,但其任務的最后一步可能涉及在更緊湊、更復雜的空間中,因此它需要進行更靈活的導航以完成任務。


目前,該團隊已經設計出各種概念和原型來解決“最后一腳”的問題,包括由柔軟的氣球狀材料制成的機器人,這種材料可以像藤蔓一樣生長,毫無壓力地通過狹窄的縫隙擠壓。


但是,遺憾的是,一旦機器人蠕動到目的地,這種柔軟的可擴展機器人還不夠堅固,無法支撐執行器所需的末端執行器,例如抓手、相機和其他傳感器。


福特基金會工程學教授Asada說:“我們的解決方案實際上不是軟的,而是巧妙地使用剛性材料。”


研究人員設計了一個變速箱來代表機器人的“生長尖端”,就像植物的芽一樣,隨著更多的營養素流向該部位,尖端將產生更堅硬的莖。


在盒子中,它們裝有齒輪和電動機系統,該系統用于拉起流化的材料,在這種情況下,彎曲的3D打印塑料單元序列相互連鎖,類似于自行車鏈條。


當鏈條被送入盒子時,它繞絞盤轉動,絞車通過第二組電機進行編程。第二組電動機被編程為將鏈條中的某些單元鎖定到其相鄰單元,再將其從盒子中送出時形成剛性附件。


研究人員通過對機器人進行編程,將某些單元鎖定在一起,而其他單元則保持解鎖狀態,使其形成特定的形狀,或在某些方向“生長”。


資料來源:麻省理工學院


當鏈條被鎖定且狀態是剛性的時候,其強度足以支撐1磅重(不到1斤)。


柔性制造或再添新成員


柔性制造作為一種具有旺盛需求和強大生命力的生產模式。


機器人在汽車和3C電子制造行業的應用占比超過65%,柔性抓取、靈活作業甚至能自主避障的機器人都是精密智能倉庫亟需的設備。


在新一代的信息技術與制造業深度融合的發展主線下,如果將靈活機器人用于生產制造系統中,以其柔性化的生產能力,必將帶來顛覆性的工廠革命。

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