說著,‘夏娜多瓦’,拿出了多張機械手臂的圖片給眾人看。
這些圖片,有全驅的機械手臂,也有欠驅動的機械手臂。
當葉修文等人,對機械手臂有一些初步的了解之後,‘夏娜多瓦’,這才繼續說道:“對於機械手臂,我想大家,已經有一定了解了。
那麼接下來,我們就來說明一下,關於人手抓物體的原理是什麼。
從生物角度去闡釋,wiki是如下定義人手的:手是人或其他靈長類動物臂前端的一部分,由五隻手指以及手掌組成,主要是用來抓和握住東西,兩個手相互對稱,互為鏡像。
人手實際上是一個極其靈巧而又複雜的人體器官。其軀乾(link)主要由指骨組成,包裹著軀乾的就是分布著大量靈敏觸覺神經的皮膚(sensor),當人手需要具體運動的時候,肌腱(tendon)就充當著傳遞動力的媒介,而在各個關節(joint)中大量分布的肌肉皮膚等,則很好扮演了順從機構(pliant structure)。
而在人的五個手指之中,當屬大拇指最為特殊,首先它僅有兩個指節(phnges)組成,而且是所有手指中最靈活,指尖(end-effector)工作空間(work space)範圍最廣的手指,具體來說,其metacarpals joint是一個球角(ball joint)。
以上是,我所說的是,人手的“硬件”構成,咱們再來談談具體的控製。
實際上,正常人對自己手的控製都是看到了物體,司空見慣地就伸手去抓,其實當我們用當前的機器人學去剖析這一過程,實際上又是這樣子的:當我們想去伸手抓某個物體(ai做出決斷),我們會大致看一下這個物體的位置(通過vision進行定位),而當我們去抓的時候,我們主要基於的是對我們指尖(end-effector)位置的路徑規劃(trajectory nning),通過自己的手臂帶動手掌去接近物體(maniptiress)。
在這一接近的過程中,我們的視覺一直再給我們做反饋(feedback),而當物體處於手掌的操作空間的時候,大腦會控製我們具體的手指進行抓握,而怎麼去抓,則是基於我們大量的生活經驗,去自動生成最優的適合物體輪廓的抓取方案(mae learning cept)。
而在具體手指的操作之中,我們還是基於手指指尖的軌跡規劃去控製各個手指關節的運動(under-actuated or fully actuated ?)。最終,皮膚上的觸覺神經(tactile sensor)會給我們一個反饋,告訴我們是否抓取到了東西,憑借肌腱傳遞的接觸力接觸物體產生的靜摩擦力,去對物體進行操作,而觸覺神經會一直給我們物體形狀、硬度甚至溫度的反饋,借助大量的實際抓取經驗,自動生成最優化,最穩定,最省力的抓取方案。
而上述這一大段控製的基本敘述,正常人類都能在1-2s內完成到最佳(比如說現在你去拿桌子上的手機,根本不需要思考去做規劃,完全是直接伸手就拿).
所以,如果從當前水平的機器人的視角,來審視人類這樣一個“軀體和係統”,簡直高級的可怕。
最後,我們再來談談人手的具體功能。毫無疑問,具體的對物體的抓取,操作是人手的主要功能,所以自然而然也能想到手勢(gesture)這樣的功能。
而對於前者的功能,對其性能的描述無外乎以下兩點:靈巧(dexterous)而又魯棒(robustness)。
好的,現在回到這個問題的後半個:機械手是怎麼設計出來的。
設計機械手整體的思路還要回歸於問題的前半個:人手抓物體的原理是什麼?具體而言,要根據人手抓物體的原理去設計能實現相應功能的硬件——即機械手。
說到這裡,我想大家已經很清楚了。即便一個機械手,模仿人類的一個抓取動作,都這麼複雜,那就由此可見,我們所麵臨的機器人,將有多麼先進。
大家再看,我手中的機械手臂,便是副隊,帶回來的,.......”
‘夏娜多瓦’說罷,拿出了一個機械手臂,而且竟然還能動,與在座的各位招手!......