在中国科学院深圳先进技术研究院(以下简称“深圳先进院”)的“成果超市”,这里不卖实物,而是把科研成果摆上“货架”,每项技术一张卡片、一个二维码。扫码就能看技术信息、核心参数、应用场景,还有研发团队和联系方式。
深圳先进院集成所研究员孙天夫推荐了“仿生灵巧手系统”,并定下目标,要做一只“能在开水里拿鸡蛋的灵巧手”。
忙活一周,孙天夫研究员向记者展示了“新鲜出炉”的灵巧手结构图。
从图纸变成实物,每一个零件都得买,孙天夫研究员列出满满三页纸的物料清单。把合作厂商标在大湾区地图上,以南山区为中心,方圆30公里内就能集齐一整只灵巧手所需全部零件。
从下单开始,3天时间,定制的3D打印件和电路板就都收到了。
3D打印结构件花费300元左右,五金件大概200元,电路板加电子元器件一起大概1000元,总价1500元左右。孙天夫研究员说,现在3D打印技术和供应链成熟了,打样的成本和周期,对创客来说更加友好。
经过反复对比调试,团队终于找到了适合的电机模组。把采购来的电机挨个装入预留孔洞,接着焊线、叠板,硬件全部到位。距离灵巧手能拿鸡蛋,又近了一步。
此时还缺少一颗核心“大脑”——算法。
孙天夫研究员团队已为灵巧手研发出运动控制算法,利用电机模组实时传回的电路数据,反向推算受力,实现抓握鸡蛋。经过一次次迭代,这只灵巧手终于实现了抓握功能。
最后灵巧手终于迎来“毕业考试”。
首先在实验室里支起一口锅,放入一枚鸡蛋,然后把水烧开。水温达到100℃,它真的能行吗?灵巧手缓缓向下就位。结果,一次成功。
开水拿鸡蛋,一次通关。但这还不是它的上限。孙天夫研究员介绍说,通过算法,还可以让它快速学习更多新的能力。
在开水里拿鸡蛋,主要运用的是一种运动控制算法。而在现场,还用了一种视觉算法来控制这只手。摄像头捕捉记者的手部姿态,灵巧手很快对应做出动作。
孙天夫研究员介绍说,视觉算法可以辨识人手的动作,然后跟随人手动作,在一些人类不好达到的地方进行操作,非常有帮助。
如今,团队正在研发用脑电控制机器人,做到心想手到。这也是深圳先进院神经工程研究中心开发的新算法。人在脑中构思想要完成的动作,灵巧手便可以做出相应动作。
在实验室里,测试人员戴好专用的脑电头网,上面的每个电极孔洞中涂抹导电凝胶,让电脑能接收到脑内神经活动的信号。
大脑想做不同动作,脑电波就不一样,得先训练。
测试人员看着图片,反复想象“抓握”和“展开”。系统一边读他的脑电波,一边训练模型。练着练着,模型就能分辨,哪种电波是“抓”,哪种是“展开”。
深圳先进院集成所副研究员李永程说,比如现在是五指的抓握,可以通过大脑去想象五指怎么去抓握,纯靠想象,不需要实际动。
训练了三十分钟之后,考试正式开始。测试人员想象握拳的动作。两秒之后,灵巧手读取脑电成功!它做到了。
这还是初级实验阶段,想象单个动作,灵巧手能够对应完成,未来随着算法迭代升级,它还可以实现更多更复杂的指令。
在大湾区,一只灵巧手,历经装配、调试,一点点运转起来。完备的产业链、不断突破的算法,不仅赋能中国创新,也为全球创客打开机遇,给世界带来更多可能性。奇思妙想在这里化为实物,产品从这里走向世界。
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来源|央视新闻
责编|余 融
审校|余 融、刁雯蕙、赵梓杉、冯 春




