麻省理工学院创造了操纵电缆的触觉反应机器人夹具

对人类来说，操纵像绳子、电线或电缆这样的细而柔软的物体是很有挑战性的。但如果这些问题对人类来说很难，对机器人来说几乎是不可能的。由于电缆在手指之间滑动，其形状是不断变化的，机器人的手指必须不断感知和调整电缆的位置和运动。

标准方法使用了一系列慢速和增量变形，以及机械夹具，以完成完成工作。最近，一群研究人员麻省理工学院的计算机科学和人工智能实验室(CSAIL)从一个不同的角度进行这项任务，以一种更接近人类的方式。该团队的新系统使用一对带有高分辨率触觉传感器(没有额外的机械约束)的柔性机器人抓手，成功操纵自由移动的电缆。

人们可以想象，在工业和家庭工作中使用这样的系统，有一天机器人可以帮助我们打结，塑造金属线，甚至是外科缝合。

该团队的第一步是建造一个小说的双指夹子。相对的手指轻轻且快速移动，允许灵活，实时调节力和位置。在手指的尖端上是基于视觉的“GelSight”传感器，由带嵌入式相机的软橡胶构建。夹具安装在机器人臂上，该机器人可以作为控制系统的一部分移动。

该团队的第二步是创建一个感知和控制框架，以允许电缆操作。为了感知，他们使用戈尔士岛传感器来估计指手指之间的电缆的姿势，并测量随着电缆载玻片的摩擦力。两个控制器并联运行：一个调制夹具强度，而另一个调节夹具姿势以将电缆保持在夹具内。

安装在臂上时，夹具可以从随机掌握位置可靠地遵循USB电缆。然后，与第二个夹具组合，机器人可以将电缆“手在手上”（作为人类）移动，以便找到电缆的末端。它还可以适应不同材料和厚度的电缆。

作为其实力的另一个演示，机器人在将耳机堵塞到手机中时，人类执行了一种常规地进行的动作。从一个自由浮动的耳塞电缆开始，机器人能够在手指之间滑动电缆，在觉得插头触摸它的手指时停止，调整插头的姿势，最后将插头插入插头。

“操纵柔软物体在我们的日常生活中是很常见的，比如操纵缆索、折叠布料和打结，”麻省理工学院博士后、《一项科学研究》的第一作者于社说关于系统的新论文。“在许多情况下，我们希望有机器人帮助人类做这种工作，特别是当任务是重复，沉闷或不安全的时候。”

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电缆接下来的原因是挑战。首先，它需要控制“掌握力”（使能平滑滑动），“抓握姿势”（以防止电缆从夹具的手指掉落）。

在持续操作期间，这些信息难以从传统视觉系统捕获，因为它通常被遮挡，昂贵的解释，有时是不准确的。

更重要的是，只有视觉传感器无法直接观察到这些信息，因此团队使用触觉传感器。夹具的关节也是灵活的 - 保护它们免受潜在的影响。

算法也可以通过各种物理性质，如材料，刚度和直径，以及不同速度的那些，算法概括为不同的电缆。

当比较应用于团队夹持器的不同控制器时，他们的控制政策可以手动保留电缆，比其他三个相距距离更长。例如，“开环”控制器只遵循总长度的36％，夹具在弯曲时容易丢失电缆，并且需要许多重新格拉斯完成任务。

麻省理工学院展望未来

麻省理工学院的研究小组观察到，由于GelSight传感器的表面呈凸状，当电缆到达手指边缘时，很难将其拉回。因此，他们希望通过改进手指传感器的形状来提高整体性能。

在未来，他们计划研究更复杂的电缆操作任务，如电缆布线和电缆插入障碍，他们希望最终探索自动电缆操作任务在汽车行业。

编辑注意：本文允许允许麻省理工学院新闻。