3D打印传感软皮肤,让机器人拥有“类人”触觉 

3D打印技术 /[科研]
2024-05-03 07:50
导读:长期以来,机械手臂一直在努力达到与人类手部相媲美的灵活性和多功能性。虽然传统的工业机器人依靠简单的夹具或吸盘来完成操作任务,但这些方案在精细和敏感地处理各种物体方面表现不佳。

为了弥补这一差距,苏黎世联邦理工学院和南洋理工大学的研究团队开发了一种新的解决方案:一种用于机器人手的传感软皮肤。这种技术旨在赋予机器人手类似于人类手的触觉感知能力。
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仿生肌腱驱动手配备滚动接触关节,图片来自:苏黎世联邦理工学院/新加坡南洋理工大学

研究团队开发的机器人手装配了3D打印的皮肤和触觉传感器,具备仿生肌腱驱动和滚动接触关节。这种复杂的结构和内置的触觉传感器使得人类手具有感知和操纵物体的非凡能力。虽然机器人在利用视觉反馈模仿类人操作技能方面已取得了长足的进步,但触觉感知被认为是进一步增强机器人能力的关键。

传统的机器人夹具通常缺乏处理精细物体所需的复杂结构和柔软特性。为了克服这一限制,研究团队专注于开发一种可以包裹机器人手的柔软皮肤,这不仅提供关节保护,还通过增加接触面积来改善抓握力。

研究团队利用多材料3D打印和折纸启发的设计,制作出既灵活又耐用的复杂皮肤几何形状原型。通过硅胶铸造最终的皮肤设计,确保了机器人手的表面既光滑又坚固。
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3D打印的折纸皮肤,图片来自:苏黎世联邦理工学院/新加坡南洋理工大学

该项目的核心是将压阻式压力传感器集成到软皮中,这些传感器战略性地放置在机器人手的关键接触区域,能够检测物体的抓握情况并评估抓握强度。这种传感反馈系统模仿人手的本体感知能力,使机器人手能够更有效地与其环境互动。

为了评估其解决方案的有效性,研究团队进行了一系列动态和静态测试。结果显示,与传统设置相比,配备传感软皮肤的机器人手的运动范围和握力显著提升。

用于机器人手的传感软皮肤的开发标志着机器人技术领域的重大进步。这不仅增强了机器人操作的灵活性和多功能性,而且还为从制造到医疗保健等多个领域的更复杂的人机交互开辟了新的可能性。
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