国外开发出一款可以倒咖啡叠毛巾的机器人

Blue是围绕准直接驱动(QDD)的执行机构而构建的,它提供了强大的力控制、可选的阻抗,并且具有高度的可反向驱动性。

  一直以来,机器人都以擅长某些非常“具体”的事情而闻名,如“工业机器人”,它们通常由“精确性”、“可重复性”和“速度”等词来定义。如果你想让机器人有独特的用处,它通常必须利用其中的一个或多个特性,使自己在某些特定任务中比人类更好。工业机器人的动作一般是需要预定义的,一遍又一遍地重复相同的动作,无论是将货物托盘,焊接车或紧固螺丝拧入智能手机

  目前人们对机器人提出了更多的要求,希望机器人具有反应性和动态性,能够安全地与人类一起工作而不会扰乱乃至破坏工作的进程,不用提前设置和计划它的行动,能使用相机和传感器实时导航世界,变得更加“人工智能”一些。尤其能更不受动态环境的约束,拥有好的应变能力,能适应更多的环境,比如非工业环境。

  这样的环境,例如我们的家,是想要机器人首先在其中发挥作用的地方。我们希望它能帮我们做杂务。只是像这样的任务需要一套完全不同的能力,以便机器人在人类所处的位置上完成人类所做的事情,比如除了“速度”和“可重复性”,还需要遵从性、互动性、充分利用智能和可适应软件的能力等。

  近日,加州大学伯克利分校的一个机器人专家小组开发了一种新的机器人手臂,使人们在人类生活环境中能应用和操作的机器人手臂。



Blue是一种新型机器人手臂,旨在为从事人工智能和人类环境应用操作的研究人员提供有用的便利


  这款机器人手臂名为“Blue”,是一款7度自由度的人体手臂,成本不到5000美元(批量生产时)。

  Blue(指一个单臂)是围绕准直接驱动(QDD)的执行机构而构建的,它提供了强大的力控制、可选的阻抗,并且具有高度的可反向驱动性。

  专为无人机设计的无刷电机驱动7.125:1的单级减速(同步带),耦合到差速器(预载下带有大塑料齿的齿轮)。定制电机驱动板均配有14位绝对磁编码器,用于电机换向和机器人位置传感;12位电流传感,用于控制每个伺服电机的闭环电流(从而实现扭矩);3轴加速度计,用于状态估计、碰撞检测和校准;以及温度传感器,用于热监测。

  QDD执行器使Blue对于人类来说通常是安全的,并且可以抵抗损坏。手臂的布局类似于人的手臂,有三个肩关节、一个肘关节和三个腕关节,也包括一个简单的平行钳夹。



机器人的每个环节都有一个2-DoF齿轮差速器模块,将两个平面QDD同步带传动装置组合成输出俯仰和滚动运动


  另外,Blue有一个带有深度感应摄像头的中央视觉模块,其手臂由带橡皮筋的电机控制,使其具有灵活性。如果你推动工业机器人手臂,就像推着砖墙一样。但是Blue在拥挤的地铁车里更像是一个人:推挤它,它会移动到一边,这使得Blue更安全地工作,也适用于使用强化学习的研究。

  从一开始,Blue就被设计成“有用的机器人机械臂”,加州大学伯克利分校的研究人员在论文中对其定义为:



研究人员在后台使用VR耳机和手持式控制器远程操作Blue并使用咖啡机


  我们定义了一个设计范例,使有用的、低成本的、能够在无约束环境中操纵任务的机械臂成为可能。

  a)我们定义了与人类相似的有用指标:人体尺寸、7个自由度、2千克有效载荷、安全、合规性和10毫米以下的可重复性。

  b)我们将低成本定义为:对于生产超过1500个机械臂的终端用户,定价低于5000美元。

  c)要考虑的部分任务包括:卸载洗碗机、使用冰箱、清理地板、开门、打开微波炉、分拣包裹、物理中风康复、折叠洗衣、清洁窗户、铺床和浴室清洁。我们演示了机器人在厨房清洁、桌子清理、远程呈现和机器操作中的应用。



在遥控操作下,Blue折叠了一条红色毛巾


  完成上述任务不需要亚毫米级的精度、高速、高强度或其他类似的东西。Blue只需要能够举起衣服和盘子之类的东西,然后用视觉、触觉或其他传感器把它们放在合适的地方,就像人类一样,以同样的速度把它们放在正确的地方。

  研究人员表示,人工智能一直在快速发展,现有的机器人在软件的某些方面变得更聪明,但硬件没有改变,每个人使用的硬件都和他们多年来使用的相同,我们认为必须有机会提出一个新的设计,更好地为人工智能时代服务。

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