3D打印机器人手可以弹钢琴

据剑桥大学的研究人员称，使用多材料3D打印制造的机器人手正在探索使用力学的被动运动的新可能性。研究人员开发了一种3D打印的机器人手，通过移动手腕弹奏钢琴，展现了机械设计的创新。来自剑桥大学的一个团队开发了这种机器人，他们承认这种机器人不是音乐大师 - 也不是第一个这样的机器人。然而，他们在新闻发布会上说，这项发明的独特之处在于，它可以在钢琴上播放简单的音乐短语，因为采用多材料3D打印的简单设计。

研究人员通过3D打印软件和刚性材料的组合来制造机器人，以复制人手中的所有骨骼和韧带，但不能复制肌肉或肌腱。虽然这种设计限制了机器人的运动范围，但与实际的手相比，由于机械设计，它仍能够实现广泛的运动，剑桥大学工程系的Josie Hughes说。

“智能机械设计使我们能够以最小的控制成本实现最大的运动范围，”她说。“我们只想看看机械师能够获得多少运动。”

答案是：相当多，研究人员发现。使用所谓的“被动运动” - 机器人的手指不能独立移动 - 它可以模仿不同风格的钢琴演奏，而不会改变手的材料或机械特性。研究人员表示，他们的研究结果 -他们在“科学机器人”杂志上发表的一篇文章- 可以帮助告知设计能够以最少的能量使用进行更自然运动的机器人。

“我们可以利用被动来实现机器人的广泛运动：例如，步行，游泳或飞行，”休斯解释道。“智能机械设计使我们能够以最小的控制成本实现最大的运动范围。我们想看看机械师能够获得多少运动。“

关键是印刷

研究人员表示，3D打印是团队成就的关键。它允许他们将软组件集成到更复杂的机器人中，因此机器人手也很柔软，就像人手上的皮肤一样。然而，研究人员表示，它在机械系统中具有智能，而不是使用类似于人脑的共同指挥中心来实现运动。

“我们的身体由智能机械设计组成，如骨骼，韧带和皮肤，即使没有主动的脑力控制，也能帮助我们智能地行动，”负责研究团队的Fumiya Iida解释道。“通过使用最先进的3D打印技术打印人类柔软的手，我们现在能够探索物理设计的重要性，与主动控制隔离，这对人类钢琴演奏者来说是不可能的因为大脑不能像我们的机器人那样“关闭”。“

他们说，研究人员通过考虑机械，材料特性，环境和手腕动作如何影响手的动态模型，“教导”机器人发挥作用。通过启动手腕，他们可以选择手与钢琴的交互方式。这使得手的具体智能能够确定它与环境的相互作用。

休斯说，研究人员将机器人编程为播放一些短暂的音乐短语，这些短语既有断断续续的音符，也有连音，只能通过手腕的动作来说明。“这只是当时的基础知识，但即使采用这种单一动作，我们仍然可以获得相当复杂和微妙的行为，”她说。

尽管机器人手的局限性，研究人员表示，他们的工作将影响并可能导致进一步研究骨骼动力学的基本原理，以实现复杂的运动任务。Iida说，他们还认为，当他们探索被动运动系统的局限性时，它可以告知科学家。

“这种机械设计方法可以改变我们构建机器人的方式，”他说。“制造方法使我们能够以高度可扩展的方式设计机械智能结构。”

Elizabeth Montalbano是一位自由撰稿人，撰写了20年的技术和文化。她曾在凤凰城，旧金山和纽约市作为专业记者生活和工作。在空闲时间，她喜欢冲浪，旅游，音乐，瑜伽和烹饪。她目前居住在葡萄牙西南海岸的一个村庄。