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3D資訊
首頁 > 資訊中心3D打印技術(shù)開發(fā)出低成本的“象鼻”機(jī)器人
發(fā)布時(shí)間：2021-04-25
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動(dòng)并適應(yīng)新任務(wù)，例如撿起彈珠并將它們放在講臺(tái)上。作為一種低成本的概念驗(yàn)證開發(fā)，該設(shè)計(jì)最終可以繼續(xù)用于工業(yè)生產(chǎn)線上，在工業(yè)生產(chǎn)線上它可以執(zhí)行各種靈活的操作，例如運(yùn)輸汽車零件或組裝電子設(shè)備。
該研究的合著者塞巴斯蒂安·奧特（Sebastian Otte）博士對(duì)《新科學(xué)家》說：“們的夢(mèng)想是我們可以在一個(gè)持續(xù)學(xué)習(xí)的環(huán)境中做到這一點(diǎn)，機(jī)器人在沒有任何知識(shí)的情況下開始學(xué)習(xí)，然后試圖達(dá)到目標(biāo)，當(dāng)它這樣做的時(shí)候，它會(huì)產(chǎn)生自己的學(xué)習(xí)實(shí)例?！?/span>
機(jī)器人學(xué)習(xí)如何撿起和放置彈珠
工業(yè)5.0：象鼻
象鼻是進(jìn)化的杰作之一。它們的柔韌和強(qiáng)壯各占一半，這讓大象擁有了在動(dòng)物界不常見的靈巧程度。因此，它們是許多現(xiàn)代仿生學(xué)項(xiàng)目在學(xué)術(shù)界的靈感來源，氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器經(jīng)常作為人造肌肉纖維實(shí)現(xiàn)彎曲和延伸。
Otte和他的同事選擇了模塊化設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)基于一組統(tǒng)一的、可堆疊的關(guān)節(jié)模塊，每個(gè)模塊具有三個(gè)自由度（DoF）。當(dāng)前的設(shè)計(jì)最多具有這些模塊中的十個(gè)，但是據(jù)報(bào)道，使用功能更強(qiáng)大的電機(jī)可以使機(jī)器人的長度增加一倍。
行李箱的每個(gè)部分都裝有幾個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪，這些電動(dòng)機(jī)可同時(shí)使模塊在兩個(gè)軸上傾斜多達(dá)40°。除了彎曲之外，機(jī)器人的軀干還能夠加長和縮短–就像真實(shí)的東西一樣。不幸的是，計(jì)算機(jī)器人執(zhí)行器執(zhí)行復(fù)雜操作的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)并不是一件容易的事，對(duì)于這么多的自由度來說更是如此。這就是人工智能的用武之地。
機(jī)械臂的可堆疊關(guān)節(jié)
刺激神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行導(dǎo)航
該團(tuán)隊(duì)使用所謂的尖刺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（SNN）來控制機(jī)器人，這是一種緊密模仿自然大腦過程的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。除了合并神經(jīng)元和突觸狀態(tài)外，SNN在模型中還包括了時(shí)間概念。通過觀察一組訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)，SNN能夠?qū)㈦姍C(jī)運(yùn)動(dòng)映射到相應(yīng)的機(jī)器人姿態(tài)，從而使團(tuán)隊(duì)能夠“展開”模型，以近毫米的精度進(jìn)行目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)航。
研究人員寫道：“我們不僅證明可以用基本的3D打印設(shè)備構(gòu)造低成本的類似軀干的機(jī)械臂，而且還展示了如何使用最新的循環(huán)峰值神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)來控制它們?！?/span>
就未來的研究而言，該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)表示有可能將基于雷達(dá)的距離傳感器并入以實(shí)現(xiàn)防撞功能，從而使該設(shè)備能夠與人類協(xié)同工作。另一種方法是將工作轉(zhuǎn)變成類似蛇的機(jī)器人，而不是固定的手臂，從而可以“四處尋找”進(jìn)行搜索和營救行動(dòng)。
該研究的合著者塞巴斯蒂安·奧特（Sebastian Otte）博士對(duì)《新科學(xué)家》說：“們的夢(mèng)想是我們可以在一個(gè)持續(xù)學(xué)習(xí)的環(huán)境中做到這一點(diǎn)，機(jī)器人在沒有任何知識(shí)的情況下開始學(xué)習(xí)，然后試圖達(dá)到目標(biāo)，當(dāng)它這樣做的時(shí)候，它會(huì)產(chǎn)生自己的學(xué)習(xí)實(shí)例?！?/span>
機(jī)器人學(xué)習(xí)如何撿起和放置彈珠
工業(yè)5.0：象鼻
象鼻是進(jìn)化的杰作之一。它們的柔韌和強(qiáng)壯各占一半，這讓大象擁有了在動(dòng)物界不常見的靈巧程度。因此，它們是許多現(xiàn)代仿生學(xué)項(xiàng)目在學(xué)術(shù)界的靈感來源，氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器經(jīng)常作為人造肌肉纖維實(shí)現(xiàn)彎曲和延伸。
Otte和他的同事選擇了模塊化設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)基于一組統(tǒng)一的、可堆疊的關(guān)節(jié)模塊，每個(gè)模塊具有三個(gè)自由度（DoF）。當(dāng)前的設(shè)計(jì)最多具有這些模塊中的十個(gè)，但是據(jù)報(bào)道，使用功能更強(qiáng)大的電機(jī)可以使機(jī)器人的長度增加一倍。
行李箱的每個(gè)部分都裝有幾個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪，這些電動(dòng)機(jī)可同時(shí)使模塊在兩個(gè)軸上傾斜多達(dá)40°。除了彎曲之外，機(jī)器人的軀干還能夠加長和縮短–就像真實(shí)的東西一樣。不幸的是，計(jì)算機(jī)器人執(zhí)行器執(zhí)行復(fù)雜操作的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)并不是一件容易的事，對(duì)于這么多的自由度來說更是如此。這就是人工智能的用武之地。
機(jī)械臂的可堆疊關(guān)節(jié)
刺激神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行導(dǎo)航
該團(tuán)隊(duì)使用所謂的尖刺神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（SNN）來控制機(jī)器人，這是一種緊密模仿自然大腦過程的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。除了合并神經(jīng)元和突觸狀態(tài)外，SNN在模型中還包括了時(shí)間概念。通過觀察一組訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)，SNN能夠?qū)㈦姍C(jī)運(yùn)動(dòng)映射到相應(yīng)的機(jī)器人姿態(tài)，從而使團(tuán)隊(duì)能夠“展開”模型，以近毫米的精度進(jìn)行目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)航。
研究人員寫道：“我們不僅證明可以用基本的3D打印設(shè)備構(gòu)造低成本的類似軀干的機(jī)械臂，而且還展示了如何使用最新的循環(huán)峰值神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)來控制它們?！?/span>
就未來的研究而言，該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)表示有可能將基于雷達(dá)的距離傳感器并入以實(shí)現(xiàn)防撞功能，從而使該設(shè)備能夠與人類協(xié)同工作。另一種方法是將工作轉(zhuǎn)變成類似蛇的機(jī)器人，而不是固定的手臂，從而可以“四處尋找”進(jìn)行搜索和營救行動(dòng)。