NUS团队研发机器人仿生抓手技术，模拟柔软触感

编者按

近日，新加坡国立大学工程师团队开发新型混合机器人系统，通过模拟人类抓取，使机器人能够安全地与各种形状、尺寸和硬度的精致物品互动，进而彻底改变传统的拾取和放置任务，并将大力推动各行业自动化进程。

抓手系统的突破与创新

受到人手自然灵巧的启发，新加坡国立大学（NUS）的工程师团队创造了一个可重新配置的混合机器人系统，能够抓取各种小型、柔软、精致或是大型、笨重的物体。

这项技术预计将影响一系列行业，包括食品组装、垂直农业和快速消费品包装，这些行业在未来几年将逐步实现更多的自动化操作。

新型机器人抓手，来源：NUS

在NUS生物医学工程系和NUS先进机器人中心的Raye Yeow副教授的领导下，这种混合机器人抓手使用了柔软、灵活的3D打印手指，并带有可重新配置的抓手底座。

在该团队的初创公司RoPlus（RO+）的带领下，机器人的创新成果现在正被推向商业伙伴，该团队由NUS研究人员Low Jin Huat、Khin Phone May、Chen Chao-Yu和本科生Han Qian Qian组成。

（左起）Han Qian Qian, Khin Phone May, Assoc Prof Raye Yeow, Low Jin Huat, Chen Chao-Yu，来源：NUS

Yeow副教授表示：“物体的形状、质地、重量和大小都会影响我们的握持方式。这是许多行业仍然严重依赖人力来包装和处理易碎物品的主要原因之一。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、尺寸和硬度的精致物品互动，就像人类的手一样，彻底改变了传统的拾取和放置任务。”

仿生抓取解决方案

抓取是人类最常见和最自然的任务之一，但对于机器人来说，就没有那么直观了。为了实现类似人类的抓取能力，机器人需要计算机视觉和深度学习来检测面前的物体类型以及它们的方向。然后，抓取器可以自动决定如何最好地抓取和放置物体，以尽量减少人类密集干预的必要性。

为了开发与人类双手一样灵巧的机器人抓手，NUS团队提出了混合机器人抓手，由三到四个柔软的手指组成，可以根据需要进行重新配置。

手指由空气驱动，并配备了一个可调节硬度的新颖锁定机制。NUS团队已经开发了三种类型的混合机器人抓手系统——几乎就像三种不同的手，在不同的环境下都很有用。

3D打印生产机器人抓手，来源：NUS

第一种是GourmetGrip，它适用于最细小的任务，如处理精致的一口大小的零食，或像豆腐这样容易损坏的食物，并将它们装入外卖盒。这种软手模式是可重新配置的，因此它可以适应不同的抓握姿势，以及各种空间限制。

当安装在工业机器人手臂上时，GourmetGrip可以实现以与人类相当的速度取放食品，而且可以24小时以一致的速度完成这些任务。与市面上其他抓手器相比，GourmetGrip系统的抓握效率提高了23%左右，能够更快、更精确地抓取物品。

到目前为止，GourmetGrip系统能够有效地抓取50多种不同的食品，如布丁、切片蛋糕、蔬菜和水果。

GourmetGrip系统，来源：NUS

第二种抓手被称为UnisoGrip，即通用软抓手，是该团队更广泛应用的解决方案。它是为处理装配线上的包装货物而设计的，这些货物通常是在装运和运输的最后阶段被放入箱子的。

它的抓握范围大大扩大，并拥有柔软的可旋转的抓握手指，以实现精细的抓握，以及一个真空吸盘，使它能够操纵位置更尴尬的物体，如手提袋的角落。

UnisoGrip系统，来源：NUS

不同于GourmetGrip的握把范围类似于人类的手，UnisoGrip的抓取范围明显更大，可以处理宽达30厘米、重达3公斤的物品，因此它在处理各种消费品时用途更广。

它的抓取效率也比市面上其他的抓取器高20%。迄今为止，UnisoGrip抓取系统可以抓取30多种不同类型的消费品，如瓶装饮料、咖啡粉包、可补充的洗涤剂包，等等。

第三种抓取器是完全可定制的，基于GourmetGrip，UnisoGrip平台的基础上，以适应客户的具体需求和空间限制。

这种方法提供了各种各样的抓取选择，可以处理不同形状、大小和包装材料的物体。NUS团队的可定制技术已应用于新加坡米粉制造商People Bee Hoon Factory，用于优化将米粉包放入纸箱的包装过程。

可定制系统，来源：NUS

在谈到该公司决定投资NUS研发的这项新技术时，People Bee Hoon Factory董事Desmond Goh先生说：“我们现有的大部分员工都是成熟的工人，因此我们寻求利用新技术，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工作部署提供灵活性。”

将NUS的创新推向市场

NUS团队的初创公司RO+为商业伙伴提供部署机器人抓手系统的不同选择——它们可以与机械臂捆绑在一起，也可以单独购买，因为抓手可以很容易地安装到自己已拥有的商业机械臂上。

RO+还计划提供一种四合一的解决方案，包括抓取器、机械臂、计算机视觉模块和传送系统。该团队还正在通过机器学习来提高抓握器的智能，该系统可以通过在线图书馆进行训练，以不断学习和优化抓取新物品的能力。

RO+得到了NUS研究生研究创新计划（GRIP）的支持，该计划为该大学的员工和研究人员创建的初创企业提供孵化资源。抓取系统的相关研究也得到了国家机器人计划和科学、技术和研究机构的支持。