MIT軟輔助機(jī)器人可穿戴設(shè)備從快速設(shè)計(jì)工具中獲得提升
具有集成傳感功能的軟執(zhí)行器已在各種應(yīng)用中顯示出實(shí)用性，例如輔助可穿戴設(shè)備、機(jī)器人和交互式輸入設(shè)備。
科學(xué)家們已經(jīng)為用于集成傳感的軟氣動(dòng)執(zhí)行器創(chuàng)建了一種設(shè)計(jì)和制造工具，可以為個(gè)性化醫(yī)療保健、智能家居和游戲提供動(dòng)力。
柔軟的氣動(dòng)執(zhí)行器可能不會(huì)出現(xiàn)在日常對(duì)話中，但您很可能會(huì)從它們的實(shí)用性中受益。這些設(shè)備使用壓縮空氣為運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力，并具有傳感功能，已被證明是輔助可穿戴設(shè)備、機(jī)器人和康復(fù)技術(shù)等各種應(yīng)用中的關(guān)鍵支柱。
但是在創(chuàng)建具有高響應(yīng)率和功率輸入比等優(yōu)點(diǎn)的小型動(dòng)態(tài)設(shè)備時(shí)存在一些瓶頸。他們需要手動(dòng)設(shè)計(jì)和制造流程，這意味著需要大量的試錯(cuò)周期來實(shí)際測(cè)試并查看設(shè)計(jì)是否可行。
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) 的科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種可擴(kuò)展的管道，用于計(jì)算設(shè)計(jì)和數(shù)字化制造軟氣動(dòng)執(zhí)行器，稱為“PneuAct”。
編織的軟氣動(dòng)執(zhí)行器PneuAct
PneuAct 使用機(jī)器編織工藝——與塑料針編織沒有什么不同——但這臺(tái)機(jī)器是自主運(yùn)行的。人類設(shè)計(jì)師只需在軟件中指定針跡和傳感器設(shè)計(jì)模式，即可對(duì)執(zhí)行器的移動(dòng)方式進(jìn)行編程，然后可以在打印前對(duì)其進(jìn)行模擬。紡織片由針織機(jī)制造，可以固定到便宜的現(xiàn)成橡膠硅膠管上以完成執(zhí)行器。
針織致動(dòng)器集成了用于感應(yīng)的導(dǎo)電紗線，使致動(dòng)器能夠“感受”它們所觸摸的東西。該團(tuán)隊(duì)制作了幾個(gè)原型，包括輔助手套、柔軟的手、交互式機(jī)器人和氣動(dòng)行走四足動(dòng)物。他們的設(shè)備被包裹在柔軟的黃色織物中，使它們看起來有點(diǎn)像香蕉手指。
盡管這些年來軟氣動(dòng)執(zhí)行器的硬件開發(fā)發(fā)生了很多變化——2019 年協(xié)作機(jī)器人的原型使用這種執(zhí)行器來重現(xiàn)其手中類似人類的抓握——但設(shè)計(jì)工具并沒有以同樣快的速度改進(jìn). 舊工藝通常使用聚合物和成型，但科學(xué)家們使用了彈性和感應(yīng)縫線（帶有導(dǎo)電紗線）的組合，允許在設(shè)備充氣時(shí)對(duì)設(shè)備的彎曲進(jìn)行編程，并能夠結(jié)合現(xiàn)實(shí)世界的反饋。
例如，該團(tuán)隊(duì)使用執(zhí)行器構(gòu)建了一個(gè)機(jī)器人，當(dāng)它被人手特別觸摸時(shí)，它會(huì)感知并對(duì)該觸摸做出反應(yīng)。
該團(tuán)隊(duì)的手套可以由人類佩戴以補(bǔ)充手指肌肉運(yùn)動(dòng)，最大限度地減少完成任務(wù)和動(dòng)作所需的肌肉活動(dòng)量。對(duì)于那些手指受傷、行動(dòng)不便或其他創(chuàng)傷的人來說，這可能具有很大的潛力。該方法還可用于制造外骨骼（由計(jì)算機(jī)控制的可穿戴機(jī)器人單元，可補(bǔ)充人體運(yùn)動(dòng)并恢復(fù)運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)）；為此，研究人員制作了一種袖子，可以幫助佩戴者彎曲肘部、膝蓋或其他身體部位。
理解傳感器
團(tuán)隊(duì)合并的一種傳感稱為“電阻壓力傳感”，執(zhí)行器“發(fā)送”壓力。在制造機(jī)器人抓手時(shí)，它會(huì)嘗試抓取某物，壓力傳感器會(huì)感應(yīng)到物體上施加了多少力，然后它會(huì)嘗試查看抓取是否成功。另一種類型是“電容式傳感”，其中傳感器識(shí)別執(zhí)行器接觸的材料的一些信息。
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