抓取能力更强、更灵活，新加坡团队制作出更精致的类人机器人手指

根据外媒ZDNet报道，近期，新加坡国立大学(NUS)的工程师打造了一个新的机器人系统，他们说该系统可以抓取各种物体，从各种柔软的、精致的物体再到笨重的物体均可从容拿起。该机器人手指的设计是可配置的模块化设计，该团队表示将来“它”能满足垂直农业、食品装配和快速消费品包装等行业的需求，并且还能提升至少23%的效率。

新加坡国立大学表示，虽然当下这些行业越来越多地实现了更多的自动化操作，但目前在一些过程中需要人工处理，人手的自然灵巧对于这些任务来说仍然是必要的。

新加坡国立大学高级机器人中心和生物医学工程系的副教授Rave Yeow说到："一个物体的形状、质地、重量和大小会影响我们选择如何抓握它们，这是许多行业仍然严重依赖人类劳动来包装和处理精致物品的主要原因之一"。

为了解决这个问题，新加坡国立大学的团队利用3D打印技术打印类人手指，这些柔软而灵活的手指，由空气驱动的，并配备了一个锁定机制，可以调整僵硬程度，并将三个或四个3D打印的手指装配在一个可重新配置的底座上，从而构建一个抓取能力更强、活动更灵活的类人机器人手指系统。

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据悉，该机器人手指系统还由计算机视觉和深度学习技术指导，因此它还能自主识别物体的类型并确定其方向，然后还能自动决定如何以最佳方式抓取和放置物体，以减少对大量人工干预的需求。

"领导该项目的Yeow说："我们的混合机器人抓手技术通过提供先进的功能，使机器人能够安全地与各种形状、大小和硬度的物品更精确深入的互动，从而彻底改变了传统的拾取和放置任务。

这款类人手指能干什么？

据新加坡国立大学称，该抓手系统可 "按需 "配置，并可配备三种抓手选项，以满足不同的用途。

例如，GourmetGrip适用于细小的任务，如处理精致的小食品（草莓、樱桃等）或容易损坏的产品，包括豆腐，并将它们包装到外卖盒中。这个选项被描述为 "软手模式"，可以支持不同的抓握方式，并在各种空间限制下操作。

新加坡国立大学研究团队透露，安装在一个工业机器人手臂上，GourmetGrip可以以与人相当的速度抓取和放置食品，并且24小时保持一致。该团队还补充说到：“与其他商业化的抓取器相比，该系统模式的抓取效率提高了23%，抓取物品的速度和精度更高。目前，GourmetGrip能够抓取50多种食品，包括布丁、切片蛋糕和水果。”

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另一个抓取器选项，通用软抓取器（UnisoGrip）适用于处理装配线上的包装货物，特别是当这些产品处于被装入箱子进行运输的最后阶段。新加坡国立大学研究团队说，这个选项在任务应用方面预计是最灵活的，它的抓取范围可以大大扩展。与GourmetGrip相比，该系统更大，可处理宽度达30厘米、重量达3公斤的物品。

UnisoGrip 还拥有可旋转的柔软抓手，适合抓取精致的产品，还有一个真空吸盘，使该系统能够在更狭小的空间或尴尬的项目中穿梭，如手提箱的角落。到目前为止，它可以抓取30多种消费品，包括咖啡粉包、可补充的洗涤剂包和瓶装饮料。

另外，新加坡国立大学透露，客户还可以在GourmetGrip和UnisoGrip的基础上建立一个抓取系统，并根据他们的业务要求和空间限制进行完全定制。事实上，团队目前已为新加坡生产米粉的制造商People Bee Hoon Factory定制了一套系统，该系统将为将米粉包装到纸箱进行优化。

People Bee Hoon Factor的主管Desmond Goh说。"我们现有的大部分员工都是成熟的工人，所以我们寻求挖掘新技术，以减轻现有员工的工作量，同时提高他们的生产力。我们选择这项技术是因为它能够满足我们的目的，并为我们所需的不同部署提供灵活性。"

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新加坡国立大学的工程师们，通过他们的创业公司RoPlus（RO+是由新加坡国立大学研究生研究创新计划资助的，该计划为大学的学术人员和研究人员创办的初创企业提供种子资金。该团队包括研究人员Low Jin Huat、Khin Phone May和Chen Chao-Yu，以及本科生Han Qian Qian。），现在正寻求将产品商业化（新加坡国立大学还将提供包括抓取器、机械臂、计算机视觉功能和传送系统在内的完整产品）。

他们正在向潜在的商业伙伴提供实施机器人系统的各种选择，要么与机器人手臂捆绑，要么单独出售给已经拥有自己的商业机器人手臂的客户，然后可以将其安装到抓取系统。例如新加坡国立大学的工程师们目前正在使用机器学习和一个在线图书馆来训练该系统，努力扩大该系统识别更多物品的能力，以便更好寻求商业化机会。目前，推动该机械手系统的研究已得到了新加坡国家机器人计划和科技研究局的支持。

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工业机器人手指改造进行时

其实，工业机器人手指改造并不是什么新鲜事，除了本次新加坡国立大学将目光锁定在工业机器人手指上外，还有许多机构与企业均在这个方向上发力。

例如2020年哥伦比亚工程公司的研究人员就宣布，他们推出了一种新型的具有触摸感的机械手指，这些手指可以在很大面积、多曲线的表面上以极高的精度（<1毫米）来定位触摸，这与人类的手指已经非常相似。

具体来说，研究人员使用来自嵌入在覆盖手指功能区域的透明波导层中的光发射器和接收器的重叠信号，通过测量每个发射器和接收器之间的光传输，收集手指由于触摸变形而发生变化的信息，然后通过深度学习模型从数据中提取有用的信息，包括接触位置和施加的力，从而实现了易于使用、易于制造、完全集成的、具有传感功能的机器人手指制造。

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据悉，在哥伦比亚工程公司的实验室中，研究人员用这些手指设备（一只手有三个手指，另一只手有四个手指）已经能够牢牢抓握和精准操纵物体。

无独有偶，2021年，北京航空航天大学的一个研究团队也开发了一种新的触觉传感技术，能够让机器人拥有像人一样的触觉，感受到物体表面的纹理是什么样的，还能感受到物体有多硬。据悉，该研究团队对他们创建的原型系统进行了一系列测试评估测试中发现，该系统在物体纹理和刚度识别方面分别达到了 100% 和 99.7% 的准确率。

北航机器人手指具备触觉的秘密在于嵌入机器人肌腱上的传感器。Chang Cheng 说，“现有的关于神经支配仿生手指的研究大多都在指间表面安装传感器，虽然这些研究取得了不错的结果，但它们需要指尖传感器和物体进行精确的接触，这在实践中往往无法获得保证。而我们的研究的关键又是在于传感单元位于肌腱上，因此手指上任何地方的接触都能产生特征信号输出，并可以用来推断触觉信息。”

从新加坡国立大学到哥伦比亚工程公司，再到北京航空航天大学，机器人手指为何受到如此多科研机构的宠爱？原因很简单，哥伦比亚工程公司的研究人员Ciocarlie表示：“在制造和物流等领域，现在需要机器人的操纵，从长远来看，它同时也是在其他领域（例如医疗保健或服务领域）启用个人机器人帮助所需要的技术之一。”