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你看過「軟式」機器手臂嗎?形狀還能自由變化

   

作者:賴佩萱

不論在電影場景、電視廣告,或是在現實生活中,你一定曾經看過一支長長的手臂伸縮自如地執行任務,一下張開、一下關閉、一下夾取,相當靈巧!許多原先「人」在做的事,現在靠著電動機驅動、程式控制的「機器手臂」就能輕鬆完成,節省了許多人力。

機器手臂技術自發展以來,在 1980 年代之時已成功應用在汽車製造等產業,後續在農業、醫療、娛樂服務、軍事安全、太空等領域,也都能看到機器手臂的身影,在機器人技術中,屬於應用範圍最廣的自動化機械裝置。

這篇文章就來帶大家來看看三個近期在全球相當受矚目的機器手臂開發項目!

打疫苗可以不用扎針!機器手臂 3D 感測就能注射

在加拿大滑鐵盧大學(University of Waterloo)成立的Cobionix公司,其研發出一台自動注射機器人,不須針頭就能為患者進行肌肉注射。

這台自動注射機器人配備3D感測器,會自動判別患者的位置,而配備光學雷達的機器手臂會構建患者身體的 3D 數位圖,最後再以人工智慧的技術找出最佳注射點,以高壓流體噴射進行肌肉注射。

 

實境操作而言,患者只要靠近機器人,並向與機器人連結的觸控螢幕相機展示證件,進行身分核對,完成後機器人便會開始針對注射點進行注射。

由於整個注射過程完全自動化、不需醫護人員的協助,開發團隊認為,這個自動注射機器人能減少人與人間的接觸,達到保護醫護人員的目的,同時也能降低醫療人力成本,不過,要進入市場可能還需大約兩年的時間。

機器手臂內含合成肌肉,能舉起 7 公斤的啞鈴

波蘭公司 Automaton Robotics 致力於研發世界上最先進的人型機器人,來協助人類執行家務。該種機器人由複雜的合成肌肉系統和軟體構成,肌肉和骨骼主要以電力和水來驅動,在其官方 YouTube 頻道上,有一系列手臂開發的影片,目前進展到神經接口測試階段。

 

在最新的影片中,重量僅 1 公斤的手臂可以舉起約 7 公斤重的啞鈴,工程師表示,當前機器手臂含有一半的人造肌肉,每塊肌肉都由專用的 McKibben 肌肉或氣動人造肌肉組成,主要透過空氣或液壓流體來填充;另外,工程師還發明了一種可攜式的電源和閥門,讓手臂可以隨意地收縮和放鬆,軟體方面則是透過命令程式來執行。

由於手臂目前僅有一半的人造肌肉,在執行特定任務,如手指彎曲、手指左右移動、掌骨與腕關節運動時,動作還不是太順,仍需人手從旁協助;儘管還不完美,但可說是人型機器人研發的起點。

百變的「軟式」機器手臂,流體力學是背後原理

美國普林斯頓大學(Princeton University)研究團隊研發「氣泡鑄造」方法,來設計「軟式」機器手臂。氣泡鑄造運用了流體力學的概念,將液態聚合物固化,變成一種橡膠狀的彈性材料,彈性材料注入到模具後,再加入空氣,形成了長氣泡,類似於各種奇形怪狀的造型氣球。

(圖片來源:Princeton University)

由於這個「軟式機器手臂」使用的是柔軟、可伸展的材料,相較於硬式機器手臂藉由固定的關節移動,軟式機器手臂在充氣後,形狀能隨抓握的物體表面任意變形,有更多移動方式與延展的潛力,對於抓取輸送帶上大小不一的農產品,或是在醫療保健方面,協助植入性裝置包住心臟。

參考資料

賴佩萱
Lai PeiHsuan

Author: 賴佩萱

一個純粹覺得英文很美而選擇念英文系的女子,認為語言是開啟世界另一扇窗的鑰匙。喜歡用文字記錄生活、書寫故事,期望能透過細膩的觀察與有溫度的筆觸,傳達Maker充滿熱忱的精神。

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