麻省理工學院開發(fā)帶有柔軟敏感手指的機械手能夠以前所未有的靈活性處理電纜。

對于人類而言，操縱細小的柔性物體（例如，繩索，電線或電纜）可能具有挑戰(zhàn)性。但是，如果這些問題對人類來說很難解決，那么對于機器人來說幾乎是不可能的。當電纜在手指之間滑動時，其形狀會不斷變化，并且機器人的手指必須不斷地感應(yīng)和調(diào)整電纜的位置和運動。

標準方法使用了一系列緩慢和增量的變形以及機械固定裝置來完成工作。最近，來自麻省理工學院計算機科學與人工智能實驗室（CSAIL）和麻省理工學院機械工程系的一組研究人員從另一個角度出發(fā)，以更接近我們?nèi)祟惖姆绞竭M行了這項研究。該團隊的新系統(tǒng)使用了一對帶有高分辨率觸覺傳感器（無附加機械約束）的軟機器人抓手，以成功操縱自由移動的電纜。

可以想象使用這樣的系統(tǒng)來完成工業(yè)和家庭任務(wù)，有一天，機器人可以幫助我們打結(jié)，打線，甚至進行外科手術(shù)縫合。 

團隊的第一步是制造一種新穎的兩指夾爪。相對的手指輕巧且移動迅速，可以靈活，實時地調(diào)整力和位置。手指尖上是基于視覺的“ GelSight”傳感器，該傳感器由軟橡膠制成，并帶有嵌入式攝像頭。抓爪安裝在機械臂上，該機械臂可以作為控制系統(tǒng)的一部分移動。

團隊的第二步是創(chuàng)建感知和控制框架以允許操縱電纜。為了感知，他們使用GelSight傳感器估計手指之間的電纜姿勢，并測量電纜滑動時的摩擦力。兩個控制器并行運行：一個控制器調(diào)節(jié)抓地力，另一個控制器調(diào)節(jié)抓手姿勢以將電纜保持在夾爪內(nèi)。

當安裝在手臂上時，夾爪可以可靠地跟隨USB電纜，從隨機抓握位置開始。然后，結(jié)合第二個夾具，機器人可以（像人類一樣）“手動”移動電纜，以找到電纜的末端。它也可以適應(yīng)不同材料和厚度的電纜。

作為其實力的進一步演示，該機器人執(zhí)行了人類在將耳塞插入手機中時通常執(zhí)行的動作。從自由浮動的耳塞式電纜開始，機器人可以在其手指之間滑動電纜，在感覺到插頭碰到手指時停止，調(diào)整插頭的姿勢，最后將插頭插入插孔。 

“操縱軟物體在我們的日常生活中非常普遍，例如電纜操縱，布料折疊和打結(jié)”，麻省理工學院的博士后和該系統(tǒng)的新論文的主要作者說。“在許多情況下，我們希望機器人幫助人類完成這類工作，尤其是當任務(wù)重復(fù)，乏味或不安全時。” 

電纜跟隨

電纜跟隨具有挑戰(zhàn)性，原因有二。首先，它需要控制“抓緊力”（使滑動平穩(wěn)）和“抓緊姿勢”（以防止電纜從抓手的手指上掉下）。  

在連續(xù)操作期間，很難從常規(guī)視覺系統(tǒng)中捕獲此信息，因為該信息通常被遮擋，解釋昂貴且有時不準確。 

而且，僅視覺傳感器無法直接觀察到此信息，因此該團隊使用了觸覺傳感器。抓手的關(guān)節(jié)也很靈活可以保護它們免受潛在沖擊。 

該算法還可以推廣到具有各種物理特性（例如材料，剛度和直徑）的不同電纜，也可以推廣到不同速度的電纜。 

當比較應(yīng)用于團隊抓爪的不同控制器時，他們的控制策略可以將電纜保持在手的距離比其他三個更長。例如，“開環(huán)”控制器僅遵循總長度的36％，抓手在彎曲時很容易丟失電纜，并且需要多次重新抓緊才能完成任務(wù)。 

展望未來 

研究小組發(fā)現(xiàn)，由于GelSight傳感器的凸面，很難在電纜到達手指邊緣時將電纜向后拉。因此，他們希望改善手指傳感器的形狀，以提高整體性能。 

將來，他們計劃研究更復(fù)雜的電纜操縱任務(wù)，例如電纜布線和通過障礙物插入電纜，并且他們最終希望探索汽車行業(yè)中的自主電纜操縱任務(wù)。

Yu She與麻省理工學院的博士生王紹雄，董思遠和Neha Sunil一起寫了這篇論文。麻省理工學院機械工程副教授Alberto Rodriguez；麻省理工學院的腦與認知科學系的約翰和多蘿西·威爾遜教授愛德華·阿德爾森（Edward Adelson）。 

這項工作得到了亞馬遜研究獎，豐田研究所和海軍研究辦公室的支持。