科（kē）學家（jiā）最新研（yán）製模擬螳螂（láng）靈敏仿生機械手

　　
    端起一杯咖啡（fēi）對一個普通人來說不（bú）是什麽難事，可（kě）近（jìn）三十年來這對於機器（qì）人來說卻是個棘（jí）手（shǒu）的難題。近日（rì），美（měi）國哈佛大學和（hé）耶魯大學的研究者正在研發一（yī）種新的機（jī）械手可以解決這（zhè）個難題。受到螳螂腿部結構的啟發，工程師們設計出（chū）的機械手不僅（jǐn）更加靈敏，而且更（gèng）適用於不（bú）會表達的機器人。
    哈（hā）佛大學仿生機器人實驗室的引領人羅伯特d.豪與耶魯大學的助（zhù）理教授亞倫.多拉爾，共同致力於機械手的研發。他們認為，人類研究機械手近二三（sān）十年時間，但製造（zào）出的機械手（shǒu）很少能夠完成靈巧的動作。在現實中，機器人和人類同樣存在一定困難（nán）來建立起手和要抓取物體之間的聯係。人類通過張開手指使其（qí）變得（dé）柔韌靈活來彌補這種失誤（wù），從而使手指在握住並拿起物體之前能夠沿著物體的（de）邊緣（yuán）滑動;而應對（duì）失誤，機器人（rén）技術研究的傳統方法是使用大量的傳感器、馬達和控製器，其結果導致機械手結構複雜，費用昂貴。由於需要大（dà）量的計算（suàn）機運算來完成最簡單（dān）的任務，使得這種機械手動作更加遲緩。如果讓（ràng）一隻機械手端起一隻葡（pú）萄酒高（gāo）腳杯，除非它以蝸牛般的速度（dù），否則在觸（chù）碰到酒杯（bēi）時，在傳感信號傳回計算機（jī）並作出反（fǎn）應前（qián），機械手已經將這（zhè）隻酒杯碰（pèng）翻了。
　　研究者出（chū）人（rén）意料（liào）的設計的靈感源於螳（táng）螂的腿部結構（gòu），他們選擇（zé）了完全（quán）相反的途徑，通（tōng）過仿生螳螂的腿部結構，徹底改（gǎi）造機械手，讓它自動調整以（yǐ）適應抓取各種形狀的物（wù）體。在上世紀80年代，加州大學伯克利的羅伯特教授開始研究螳螂如何行走在崎嶇（qū）的物（wù）體表麵。螳螂的大（dà）腦很小，羅伯特認為它們不可能如此迅速地計算出敏捷的行（háng）動。他分析（xī）了螳螂腿（tuǐ）部的力學結構（gòu）和工作原理，研究顯示它們的腿部靈活柔韌，這種結構使得螳（táng）螂無（wú）需（xū）考（kǎo）慮就可自（zì）動調整以適應崎嶇的（de）物體表麵。羅伯特用彈簧和（hé）絞鏈（liàn）仿製了機器腿（tuǐ），並製造出一個八條腿的機器人，以驚人的速度在崎嶇的（de）物體表麵（miàn）行走，而此前從未有過機器人能達到如此水平。
　 羅（luó）伯特（tè）的（de）研究（jiū）震驚了機器人（rén）學（xué）界，多拉（lā）爾（ěr）和豪決定通過相似的方法製造（zào）出機械手（shǒu）。如（rú）果能選擇合適的彈簧和手指的形狀尺寸，機械（xiè）手（shǒu）將（jiāng）可以變得柔韌並可沿著物（wù）體的邊緣滑動，以抓取物體（tǐ），如同人類的端起一個咖啡杯一樣。首先，他們通過電纜和滑輪控製兩個雙（shuāng）連接的塑料手指（zhǐ）和一個單獨的馬達，然（rán）後再添加另外一組手指以穩定（dìng）地（dì）抓取。盡管隻有四指結（jié）構，最終的機械手具備了人手的幾項特性。除此之外（wài），機械手的關節能夠張開25度到45度，並且指根部的關節（jiē）比手指關節更加靈活。設計者同樣加裝了傳感器來感測手指觸碰物體和關節的角度。雖（suī）然機（jī）械手的自動調（diào）整還存在很多小毛病，但傳（chuán）感器能（néng）夠彌補一些大的失誤。
　　最終這個結構簡（jiǎn）單的機械手能靈巧地完（wán）成抓取大多數物體的（de）任務（wù），它為未來的家用服務（wù）機器人提供了發展平台（tái）。研究（jiū）者將這項技術同樣應用於假肢研究，每個手指的重（chóng）量不到42.5克是個顯（xiǎn）著優（yōu）勢，因為很多（duō）被截肢者（zhě）就是因為假肢的笨重不（bú）便而放棄使用。目前（qián），機械（xiè）手尚無法熟練抓取鑰匙和餐叉之類的小物件，完成這些靈巧的動（dòng）作需要（yào）加裝額外的（de）馬達，這將增加機械手的重（chóng）量和複雜程度。研究者正在（zài）探索一種具有可反向拇指的新構造以解決此問題。
 　近三十年來，人們為了改善機械手的功能而使其變得更加複雜，多拉爾和豪的研究成果為機器人學（xué）界開拓了一個新思路，而這（zhè）還有很長的路（lù）要走。
  相關信息: 斜臂式機械手（shǒu） 東莞機械手（shǒu）配件 橫走式機械手