華南理工研發(fā)“剛?cè)岵?jì)”靈巧手！關(guān)鍵零部件探索全新技術(shù)路線

近日

華南理工大學(xué)吳賢銘智能工程學(xué)院

李云泉副教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的

一系列新型靈巧手

受到廣州日?qǐng)?bào)科技周刊關(guān)注

接下來(lái)讓我們一起看看

這些靈巧手都有哪些新突破？

機(jī)器人要真正走進(jìn)工廠、家庭和醫(yī)院，一雙靈巧、敏感且安全的靈巧手始終是不可或缺的一環(huán)。靈巧手按照自由度（關(guān)節(jié)）數(shù)量和技術(shù)原理的不同，價(jià)格相差懸殊，高性能的靈巧手，價(jià)格甚至高達(dá)數(shù)萬(wàn)美元，這成為制約具身智能發(fā)展的一大痛點(diǎn)。

靈巧手的“皮膚”由硅膠材質(zhì)制成

在華南理工大學(xué)吳賢銘智能工程學(xué)院，李云泉副教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的一系列新型靈巧手——皮膚由類(lèi)似遙控器按鈕的硅膠材質(zhì)制成，動(dòng)作靈敏，能夠快速抓取棒球、水果、紙張等軟硬不同的物品，甚至還能牢牢握住電動(dòng)螺絲刀等重物。人手用力摳靈巧手握著的棒球，也很難摳動(dòng)。

李云泉介紹，研發(fā)這一系列靈巧手，源自佛山一家大型家電企業(yè)與學(xué)校的合作項(xiàng)目。當(dāng)時(shí)企業(yè)提出的需求是，市面上大多的靈巧手都是剛性的，他們想做一個(gè)剛?cè)岵?jì)的手，能夠用在家庭和服務(wù)場(chǎng)所里。為此，李云泉帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)啟了研發(fā)之路。

靈巧手能快速抓取軟硬不同的物品

為了兼顧安全、負(fù)載與精確操作，李云泉團(tuán)隊(duì)選擇走一條“剛?cè)狁詈稀钡募夹g(shù)路線，由剛性骨架提供力量與運(yùn)動(dòng)精度，由柔性材料提供被動(dòng)柔順與自適應(yīng)包裹能力，讓機(jī)器手既能有控制地“抓起”5公斤的重物，也能輕柔地“捏起”一顆草莓。

沿著這一思路，團(tuán)隊(duì)還開(kāi)發(fā)出覆蓋多場(chǎng)景的靈巧手全譜系平臺(tái)。

軟體兩指抓手與五指靈巧手

具備良好的被動(dòng)柔順性，能自適應(yīng)包裹不規(guī)則物體

3D打印柔性假肢手

輕量化、低成本，具備多模態(tài)自適應(yīng)抓取能力，未來(lái)有望用于殘障人士輔助裝備

剛?cè)狁詈衔逯胳`巧手

兼顧結(jié)構(gòu)剛度與接觸柔順性，可實(shí)現(xiàn)從小尺寸零件到較大負(fù)載的精確抓取

19自由度肌腱驅(qū)動(dòng)仿人靈巧手

高度仿生，在形態(tài)和運(yùn)動(dòng)模式上進(jìn)一步逼近人手，為服務(wù)機(jī)器人和人形機(jī)器人提供了更類(lèi)人的操作終端

“讓機(jī)器手像人手一樣靈巧，不能單靠一種構(gòu)型包打天下。”李云泉表示，團(tuán)隊(duì)建立的是一套可靈活配置的通用平臺(tái)，根據(jù)不同場(chǎng)景選擇不同手型方案，這本身就是工程化落地的重要一步。

“靈巧手是具身智能機(jī)器人操作世界的‘最后一厘米’。”李云泉說(shuō)，當(dāng)機(jī)器人大腦的認(rèn)知能力、身體的移動(dòng)能力日漸成熟后，操作的靈巧性直接決定了它在真實(shí)場(chǎng)景中能產(chǎn)生多大的價(jià)值。

特別是在廣東，這里不僅擁有全國(guó)最大的智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)集群，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量長(zhǎng)期占據(jù)全國(guó)三分之一以上的份額，更在智能制造、醫(yī)療康復(fù)、養(yǎng)老服務(wù)等領(lǐng)域?qū)Π踩珳?zhǔn)的機(jī)器人操作有著海量的現(xiàn)實(shí)需求。

按壓傳感器測(cè)試

值得稱道的是，依托獨(dú)有的觸覺(jué)傳感器技術(shù)，李云泉團(tuán)隊(duì)正不斷推動(dòng)靈巧手從“價(jià)格優(yōu)先”走向“技術(shù)為王”的競(jìng)爭(zhēng)路線。

“我們的傳感器采用的是全新的技術(shù)路線，傳感器內(nèi)部集成微型光學(xué)器件，用柔性外殼將它封裝起來(lái)，這樣，當(dāng)傳感器受到外力變形后，傳感器內(nèi)部的光線分布就會(huì)出現(xiàn)變化。接下來(lái)，我們?cè)儆蒙窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器學(xué)習(xí)的方法，就可以把力學(xué)信息解耦出來(lái)，得到靈巧手接觸物品時(shí)的三維力。”李云泉一邊按壓傳感器，一旁的電腦屏幕上，顯示出三條變化的曲線，“這三條曲線，分別代表傳感器受到的X軸、Y軸、Z軸三個(gè)方向的力，這成為我們控制靈巧手精確掌握力度的關(guān)鍵。”

“更重要的是，我們這樣制作傳感器后，成本也變得非常便宜，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室自己做一個(gè)傳感器的硬件成本就不超過(guò)20元。”李云泉表示，市場(chǎng)上靈巧手的觸覺(jué)傳感器單價(jià)貴達(dá)數(shù)百元至兩三千元。

能溫柔捏起一顆草莓

也能穩(wěn)穩(wěn)提起5公斤重物

李云泉副教授團(tuán)隊(duì)的這一成果

不僅攻克了“剛?cè)岵?jì)”的技術(shù)難題

更以極致的成本控制

讓靈巧手有望走進(jìn)千家萬(wàn)戶

在華南理工大學(xué)

科技不只停留于實(shí)驗(yàn)室的“炫技”

而是以可負(fù)擔(dān)的成本融入

社會(huì)需要與日常服務(wù)中

讓每一個(gè)人

都能觸摸到未來(lái)的溫度

黨委宣傳部（融媒體中心）

文：廣州日?qǐng)?bào)新花城記者 武威

圖：廣州日?qǐng)?bào)新花城記者 王維宣

微信編輯：楊曉霓

初審：冀早早

復(fù)審：盧慶雷

終審：夏正林

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