麻省理工學(xué)院開(kāi)發(fā)帶有柔軟敏感手指的機(jī)械手能夠以前所未有的靈活性處理電纜。

對(duì)于人類而言，操縱細(xì)小的柔性物體（例如，繩索，電線或電纜）可能具有挑戰(zhàn)性。但是，如果這些問(wèn)題對(duì)人類來(lái)說(shuō)很難解決，那么對(duì)于機(jī)器人來(lái)說(shuō)幾乎是不可能的。當(dāng)電纜在手指之間滑動(dòng)時(shí)，其形狀會(huì)不斷變化，并且機(jī)器人的手指必須不斷地感應(yīng)和調(diào)整電纜的位置和運(yùn)動(dòng)。

標(biāo)準(zhǔn)方法使用了一系列緩慢和增量的變形以及機(jī)械固定裝置來(lái)完成工作。最近，來(lái)自麻省理工學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能實(shí)驗(yàn)室（CSAIL）和麻省理工學(xué)院機(jī)械工程系的一組研究人員從另一個(gè)角度出發(fā)，以更接近我們?nèi)祟惖姆绞竭M(jìn)行了這項(xiàng)研究。該團(tuán)隊(duì)的新系統(tǒng)使用了一對(duì)帶有高分辨率觸覺(jué)傳感器（無(wú)附加機(jī)械約束）的軟機(jī)器人抓手，以成功操縱自由移動(dòng)的電纜。

可以想象使用這樣的系統(tǒng)來(lái)完成工業(yè)和家庭任務(wù)，有一天，機(jī)器人可以幫助我們打結(jié)，打線，甚至進(jìn)行外科手術(shù)縫合。 

團(tuán)隊(duì)的第一步是制造一種新穎的兩指夾爪。相對(duì)的手指輕巧且移動(dòng)迅速，可以靈活，實(shí)時(shí)地調(diào)整力和位置。手指尖上是基于視覺(jué)的“ GelSight”傳感器，該傳感器由軟橡膠制成，并帶有嵌入式攝像頭。抓爪安裝在機(jī)械臂上，該機(jī)械臂可以作為控制系統(tǒng)的一部分移動(dòng)。

團(tuán)隊(duì)的第二步是創(chuàng)建感知和控制框架以允許操縱電纜。為了感知，他們使用GelSight傳感器估計(jì)手指之間的電纜姿勢(shì)，并測(cè)量電纜滑動(dòng)時(shí)的摩擦力。兩個(gè)控制器并行運(yùn)行：一個(gè)控制器調(diào)節(jié)抓地力，另一個(gè)控制器調(diào)節(jié)抓手姿勢(shì)以將電纜保持在夾爪內(nèi)。

當(dāng)安裝在手臂上時(shí)，夾爪可以可靠地跟隨USB電纜，從隨機(jī)抓握位置開(kāi)始。然后，結(jié)合第二個(gè)夾具，機(jī)器人可以（像人類一樣）“手動(dòng)”移動(dòng)電纜，以找到電纜的末端。它也可以適應(yīng)不同材料和厚度的電纜。

作為其實(shí)力的進(jìn)一步演示，該機(jī)器人執(zhí)行了人類在將耳塞插入手機(jī)中時(shí)通常執(zhí)行的動(dòng)作。從自由浮動(dòng)的耳塞式電纜開(kāi)始，機(jī)器人可以在其手指之間滑動(dòng)電纜，在感覺(jué)到插頭碰到手指時(shí)停止，調(diào)整插頭的姿勢(shì)，最后將插頭插入插孔。 

“操縱軟物體在我們的日常生活中非常普遍，例如電纜操縱，布料折疊和打結(jié)”，麻省理工學(xué)院的博士后和該系統(tǒng)的新論文的主要作者說(shuō)?！霸谠S多情況下，我們希望機(jī)器人幫助人類完成這類工作，尤其是當(dāng)任務(wù)重復(fù)，乏味或不安全時(shí)?！?nbsp;

電纜跟隨

電纜跟隨具有挑戰(zhàn)性，原因有二。首先，它需要控制“抓緊力”（使滑動(dòng)平穩(wěn)）和“抓緊姿勢(shì)”（以防止電纜從抓手的手指上掉下）。  

在連續(xù)操作期間，很難從常規(guī)視覺(jué)系統(tǒng)中捕獲此信息，因?yàn)樵撔畔⑼ǔ１徽趽?，解釋昂貴且有時(shí)不準(zhǔn)確。 

而且，僅視覺(jué)傳感器無(wú)法直接觀察到此信息，因此該團(tuán)隊(duì)使用了觸覺(jué)傳感器。抓手的關(guān)節(jié)也很靈活可以保護(hù)它們免受潛在沖擊。 

該算法還可以推廣到具有各種物理特性（例如材料，剛度和直徑）的不同電纜，也可以推廣到不同速度的電纜。 

當(dāng)比較應(yīng)用于團(tuán)隊(duì)抓爪的不同控制器時(shí)，他們的控制策略可以將電纜保持在手的距離比其他三個(gè)更長(zhǎng)。例如，“開(kāi)環(huán)”控制器僅遵循總長(zhǎng)度的36％，抓手在彎曲時(shí)很容易丟失電纜，并且需要多次重新抓緊才能完成任務(wù)。 

展望未來(lái) 

研究小組發(fā)現(xiàn)，由于GelSight傳感器的凸面，很難在電纜到達(dá)手指邊緣時(shí)將電纜向后拉。因此，他們希望改善手指?jìng)鞲衅鞯男螤?，以提高整體性能。 

將來(lái)，他們計(jì)劃研究更復(fù)雜的電纜操縱任務(wù)，例如電纜布線和通過(guò)障礙物插入電纜，并且他們最終希望探索汽車行業(yè)中的自主電纜操縱任務(wù)。

Yu She與麻省理工學(xué)院的博士生王紹雄，董思遠(yuǎn)和Neha Sunil一起寫了這篇論文。麻省理工學(xué)院機(jī)械工程副教授Alberto Rodriguez；麻省理工學(xué)院的腦與認(rèn)知科學(xué)系的約翰和多蘿西·威爾遜教授愛(ài)德華·阿德?tīng)柹‥dward Adelson）。 

這項(xiàng)工作得到了亞馬遜研究獎(jiǎng)，豐田研究所和海軍研究辦公室的支持。