中国科大研制全球首款交互式软体机器人
无需精确建模与力传感器,可完成开门、开瓶等日常任务
中国科学技术大学(USTC)成功研发全球首款交互式软体机器人。与传统工业机器人不同,该机器人专为执行日常生活任务设计,如开门、拉抽屉、擦眼镜、开瓶等。
▲ PHOTO: VCG
研究团队突破了刚性机械臂的局限,采用软体机械臂解决不确定环境下的机器人操作难题。该软体臂可在无需预先精确构建环境模型、也无需依赖力传感器提供接触力感知的情况下,灵活完成多种人类日常操作任务。
目前多数软体机器人(如柔性夹爪、水下软体机器人、手术软体机器人)主要采用硅胶等柔性材料,受限于材料特性,承载能力较弱。为此,中国科大团队于2013年提出“蜂巢气动网络”(HPN)理论,并基于该理论设计出类象鼻结构的软体臂。该结构兼具高柔韧性与强负载能力,仿生自然界中最为灵活有力的软体器官之一——象鼻。
为实现软体臂在交互环境中的运动控制,团队提出两种控制方法:一是基于简化雅可比模型的反馈控制,利用软体臂在交互过程中不受环境影响的运动规律;二是基于Q学习的强化学习控制方法,通过设置虚拟目标提升训练数据利用率,增强控制精度。
得益于其固有的柔顺性与连续变形特性,HPN软体臂在智能制造、医疗康复、家庭服务等领域具备广泛的应用前景和重要研究价值。

