工厂车间中的大多数机器人都是手笨拙的：配备大型钳子或爪子，它们的目的是执行简单的操作，例如抓住物体并将其放置在装配线中的其他位置。对于许多工业机器人来说，诸如调整对物体的抓握之类的更复杂的运动仍然遥不可及。

一个简单的机器人抓手可以根据环境调整抓地力。在此，机器人将杆推向桌面时轻轻握住杆。这允许杆在机器人的手指中旋转。

图片由研究人员/麻省理工学院新闻提供。

麻省理工学院的工程师现在已经找到了一种方法，可以使简单的机械手更加灵活：利用环境作为帮助之手。由机械工程学助理教授Alberto Rodriguez和研究生Nikhil Chavan-Dafle领导的团队开发了一种模型，该模型可以预测机器人抓取器为了抵御环境中的各种固定装置而需要顶住的力抓住物体。

例如，如果机器人抓手的目的是在铅笔的中点捡起铅笔，但抓握橡皮擦末端，则可以使用环境来调整其抓地力。罗德里格斯(Rodriguez)的模型无需释放铅笔然后再试一次，而是使机器人稍稍松开其抓地力，然后将铅笔推向附近的墙壁，这足以使机器人的抓手滑近铅笔的中点。

麻省理工学院的工程师已经设计出一种方法，可以利用环境作为帮助手，使简单的机器人抓手更加灵活。他们的模型预测了机器人抓取器必须推压周围的固定装置以调整其抓紧力的力。

Rodriguez称机器人与环境合作以改善敏捷性是Rodriguez称为“外部灵巧性”的一种方法，这与人类手的固有灵巧性相反。为了以类似的方式调整自己对铅笔的握持力，一个人可以用一只手简单地将手指朝着铅笔的中心爬行。但是，在机器人手中编程这种固有的灵活性非常棘手，这极大地增加了机器人的成本。

使用罗德里格斯(Rodriguez)的新方法，制造，医学，灾难响应和其他基于抓手的应用程序中的现有机器人可以以具有成本效益的方式与环境交互，以执行更复杂的操作。

罗德里格斯说：“在机器人技术方面，追赶人类的手仍然是一个非常有效的方向。” “但是，如果您负担不起使用非常复杂的100,000美元的手，则此方法会为非常简单的抓手带来一些灵活性。”

Rodriguez和Chavan-Dafle将在9月的国际智能机器人与系统会议上详细介绍他们的新方法。

推动机器人技术

罗德里格斯(Rodriguez)目前正在探索多种方法来开发环境，以提高简单机器人抓取器的灵活性。在正在进行的工作中，他的团队正在寻找机器人可能如何利用重力来抛掷和抓住物体的方法，以及桌面等表面如何帮助机器人在手指之间滚动物体的方法。

在最近的这篇论文中，该小组研究了一种称为“强力推动”的外在灵巧性方法，即利用环境中的固定物来操纵被抓的物体。

Rodriguez解释说：“我们正在将机械手所没有的灵巧性外包给环境和手臂。” “在环境中，这不是手固有的灵巧性，而是外在的。”

研究人员开发了一个模型，该模型描述了抓具，被抓物体和不同类型的外部固定装置(例如拐角，边缘或表面)之间的有力相互作用。为了预测物体在抓取器将其推到给定夹具上时如何运动，研究人员设计了该模型，要考虑到各种因素，包括抓取器与对象之间以及对象与环境之间的摩擦力。作为物体的质量，惯性和形状。

“开发环境”

在当前迭代中，该模型预测抓取器必须对物体和环境施加的力，以将物体操纵到所需的方向。例如，机器人应握住一根杆多大，将杆压到一点以将杆旋转45度有多困难?

Rodriguez和Chavan-Dafle使用一个简单的两指式抓具来操纵一个短杆，使其在三个夹具(点，直线和平面)上滚动，枢转或滑动，从而在实际实验中测试了模型的预测。该团队测量了机器人将操纵杆操纵到所需方向所施加的力，并将实验力与模型的预测力进行了比较。

“协议非常好，”罗德里格斯说。“我们已经验证了模型。现在，我们正在计划方面，以了解如何计划运动以生成特定轨迹。我们将来要问的一件事是：您如何在环境中设计固定装置，以使机器人的运动更可靠，并能更快地执行?”

最终，罗德里格斯(Rodriguez)将外在灵巧性视为使简单机器人更灵活地用于多种用途的廉价方法：外科手术机器人可以将手术刀推向手术台以调节其握持力，而现场的法医则可以使手术机器人成一定角度。证据反对附近的岩石以更好地对其进行检查。

罗德里格斯说：“开发环境对于机器人和研究界而言，现在将是至关重要的。” “任何在有效载荷，成本或复杂性，制造或手术，野外作业甚至太空探索等方面都有局限性的应用程序，只要您使用的抓手都不像人的手那么灵巧，这种[方法]给了您一些灵活性。”