科学家开发3d打印机械手柔软堪比人手还会弹奏简单钢琴曲复读机

2022-07-28 11:24

科学家开发了一种3d打印的机械手,只需移动手腕即可在钢琴上弹奏简单的音乐。虽然机器人不是艺术家,但它展示了复制人手的所有能力是多么具有挑战性,以及通过设计还可以实现多少复杂的运动。

由剑桥大学研究人员开发的机械手是通过3d打印软质和刚性材料制成的,用于复制人手中的所有骨骼和韧带 - 而不是肌肉或肌腱。尽管与人手相比,这限制了机械手的运动范围,但研究人员发现依靠手的机械设计仍然可以实现令人惊讶的大范围运动。

通过这种“被动”运动 - 手指不能独立移动 - 机器人能够模仿不同风格的钢琴演奏,而不会改变手的材料或机械特性。《科学机器人》杂志上,它将有助于设计出能够更自然地运动、能耗最小的机器人。

动物和机器中的复杂运动源于大脑(或控制器),环境和机械体之间的相互作用。系统的机械特性和设计对于智能功能非常重要,并且可以帮助动物和机器以复杂的方式移动而不会消耗不必要的能量。

“我们可以利用被动来实现机器人的广泛运动:例如,步行、游泳或飞行,”该论文的第一作者剑桥工程系的josie hughes说。 “智能机械设计使我们能够以最小的控制成本实现最大范围的运动:我们想看看仅凭力学就能实现多大的运动。”

在过去几年中,由于3d打印技术的进步,软组件已经开始集成到机器人设计中,这使得研究人员能够增加这些被动系统的复杂性。

人手非常复杂,在机器人中重现其所有的灵活性和适应性是一项巨大的研究挑战。今天的大多数高级机器人都无法完成小孩子可以轻松完成的操作任务。

“这个项目的基本动机是了解具体的情报,即我们机械体的情报。”领导这项研究的fumiya iida博士说, “我们的身体由智能机械设计组成,如骨骼、韧带和皮肤,即使没有主动的大脑控制,也能帮助我们智能地行动。通过使用最先进的3d打印技术,打印出像人类一样柔软的手,我们现在能够在远离主动控制的情况下探索物理设计的重要性,这对于人类钢琴演奏者来说是不可能的,因为大脑不能像我们的机器人那样被‘关闭’。”

“钢琴演奏是对这些被动系统的理想测试,因为它是一项复杂而细致的挑战,需要大量的行为来实现不同的演奏风格。” hughes说。

通过考虑机械、材料特性、环境和手腕驱动如何影响手的动态模型,机器人被'教会'演奏。通过驱动手腕,可以选择手与钢琴相互作用的方式,从而允许手的具体智能确定它与环境的交互。

研究人员编写了机器人程序,通过手腕的运动实现了一些带有断续音或连奏音的短乐句。 “这只是目前的基础情况,但即使采用这种单一动作,我们仍然可以获得相当复杂和细致入微的行为。” hughes说。

尽管机械手存在局限性,研究人员表示他们的方法将推动进一步研究骨骼动力学的基本原理,以实现复杂的运动任务,以及学习被动运动系统的局限性。

“这种机械设计方法可以改变我们构建机器人的方式。”iida说,“制造方法使我们能够以高度可扩展的方式设计机械智能结构。”

“我们可以扩展这项研究,以研究如何实现更复杂的操作任务:开发可以执行医疗程序或处理易碎物体的机器人。” hughes说,“这种方法还减少了控制手所需的机器学习量;通过开发内置智能的机械系统,它使机器人更容易学习控制。”

钢丝绳抗拉强度测试机

防水材料试验机

弹性件力学性能试验机

六角螺栓载荷疲劳试验机

伺服弹性件动静试验台

相关阅读
注塑机结构及其工作原理电阻箱粗饲料千张机建筑设备开袋机Rra

注塑机结构及其工作原理一、注塑机的工作原理注塑成型机简称注塑机。注塑成型是利用塑料的热物理性质,把物料从料斗加入料筒中,型料筒外由加热圈加热,使物料熔融,在料筒内装有在外动力马达作用下驱动旋转的螺杆,

2024-03-20 15:58
2007亚控科技组态软件行业案例有奖征集接入设备切管机图纸电控箱浮动球阀Rra

2007亚控科技组态软件行业案例有奖征集作为国内工业自桦甸动化领域的重要软件企业,亚控科技已有机板经迎来了发展的第十年。为感谢多年广大用户对我们的长期支持与厚爱,促进技术交流和共享,推进组态软件技术进步,亚

2024-03-20 12:42
混合信号电路设计技术研究电烤箱空心轴香肠机热合机冲卡机Rra

混合信号电路设计技术研究混合信号电路设计技术研究本文针对航天电子系统小型化发展的特殊要求,提出在星载电子系统中进行混合信号电路设计,电源盒重点探讨了混合信号电路设计技术所面临的问题及其对策,并以星载计

2024-03-14 06:02
南铝65系统玻璃幕墙达到国内领先水平0种植机免烧砖机九分裤色标电平表Rra

南铝65系统玻璃幕墙达到国内领先水平近日,由福建省经贸委委托福建省企业技术创新促进会组织的“65系统干法玻璃幕墙”新产品鉴定会在福州举行,南平铝业有限公司自主研发的“62运动包、荷重元精度Load Accuracy: 0.01%5

2024-03-14 02:13
兰州成立净菜包装企业推动百合产业化发展幼儿园鞍包技术合作步进电机开荒保洁Rra

兰州成立净菜包装企业推动百合产业化发展风扇网罩7月7日早机床设备10时,西固区广家坪1号,彩带飘飘,鼓乐声声。兰州昌华净菜包装有限公司揭牌仪式暨广东昌华推动兰州百合十五周年纪念隆再到开始实验重举行。新成立的兰

2024-03-13 22:11
三明市打造海西汽车及机械制造业基地白釉古玩定州工控主板连接器快换接头Rra

三明市打造海西汽车及机械制造业基地三明市打造海西汽车及机械制造业基地中国工程机械信息导读: 眼下,总投资20亿元的中国重汽福建海西汽车项目进展顺利,完成过滤材料投资3.33亿元,其中总装线中间骨架、车身焊接车间主

2024-03-13 21:54