最近，劍橋大學的科學家們開發(fā)出了一種可以在鋼琴上彈奏簡單曲調的 3D 打印機械手。它可以通過手腕部位的移動，來彈奏出美妙的音符。該機械人手展示了 3D 打印技術在模擬復雜機械結構上的優(yōu)勢。
    這款3D打印機械手是通過3D打印軟質和剛性材料制成的，用于復制人手中的所有骨骼和韌帶 -  而不是肌肉或肌腱。盡管與人手相比，這限制了機械手的運動范圍，但研究人員發(fā)現(xiàn)依靠手的機械設計仍然可以實現(xiàn)令人驚訝的大范圍運動。
通過這種“被動”運動 - 手指不能獨立移動 -  機器人能夠模仿不同風格的鋼琴演奏，而不會改變手的材料或機械特性。《科學機器人》雜志上，它將有助于設計出能夠更自然地運動、能耗最小的機器人。

“我們可以利用被動來實現(xiàn)機器人的廣泛運動：例如，步行、游泳或飛行，”該論文的第一作者劍橋工程系的Josie Hughes說。  “智能機械設計使我們能夠以最小的控制成本實現(xiàn)最大范圍的運動：我們想看看僅憑力學就能實現(xiàn)多大的運動?！?br /> 在過去幾年中，由于3D打印技術的進步，軟組件已經(jīng)開始集成到機器人設計中，這使得研究人員能夠增加這些被動系統(tǒng)的復雜性。
人手非常復雜，在機器人中重現(xiàn)其所有的靈活性和適應性是一項巨大的研究挑戰(zhàn)。今天的大多數(shù)高級機器人都無法完成小孩子可以輕松完成的操作任務。
“這個項目的基本動機是了解具體的情報，即我們機械體的情報?！鳖I導這項研究的Fumiya Iida博士說，  “我們的身體由智能機械設計組成，如骨骼、韌帶和皮膚，即使沒有主動的大腦控制，也能幫助我們智能地行動。通過使用最先進的3D打印技術，打印出像人類一樣柔軟的手，我們現(xiàn)在能夠在遠離主動控制的情況下探索物理設計的重要性，這對于人類鋼琴演奏者來說是不可能的，因為大腦不能像我們的機器人那樣被‘關閉’?！?br /> “鋼琴演奏是對這些被動系統(tǒng)的理想測試，因為它是一項復雜而細致的挑戰(zhàn)，需要大量的行為來實現(xiàn)不同的演奏風格。” Hughes說。
通過考慮機械、材料特性、環(huán)境和手腕驅動如何影響手的動態(tài)模型，機器人被'教會'演奏。通過驅動手腕，可以選擇手與鋼琴相互作用的方式，從而允許手的具體智能確定它與環(huán)境的交互。

研究人員編寫了機器人程序，通過手腕的運動實現(xiàn)了一些帶有斷續(xù)音或連奏音的短樂句。  “這只是目前的基礎情況，但即使采用這種單一動作，我們仍然可以獲得相當復雜和細致入微的行為?！?Hughes說。
盡管機械手存在局限性，研究人員表示他們的方法將推動進一步研究骨骼動力學的基本原理，以實現(xiàn)復雜的運動任務，以及學習被動運動系統(tǒng)的局限性。
“這種機械設計方法可以改變我們構建機器人的方式?！盜ida說，“制造方法使我們能夠以高度可擴展的方式設計機械智能結構?！?br /> “我們可以擴展這項研究，以研究如何實現(xiàn)更復雜的操作任務：開發(fā)可以執(zhí)行醫(yī)療程序或處理易碎物體的機器人?！?nbsp; Hughes說，“這種方法還減少了控制手所需的機器學習量;通過開發(fā)內置智能的機械系統(tǒng)，它使機器人更容易學習控制?！?

    最近，劍橋大學的科學家們開發(fā)出了一種可以在鋼琴上彈奏簡單曲調的 3D 打印機械手。它可以通過手腕部位的移動，來彈奏出美妙的音符。該機械人手展示了 3D 打印技術在模擬復雜機械結構上的優(yōu)勢。
    這款3D打印機械手是通過3D打印軟質和剛性材料制成的，用于復制人手中的所有骨骼和韌帶 -  而不是肌肉或肌腱。盡管與人手相比，這限制了機械手的運動范圍，但研究人員發(fā)現(xiàn)依靠手的機械設計仍然可以實現(xiàn)令人驚訝的大范圍運動。
通過這種“被動”運動 - 手指不能獨立移動 -  機器人能夠模仿不同風格的鋼琴演奏，而不會改變手的材料或機械特性。《科學機器人》雜志上，它將有助于設計出能夠更自然地運動、能耗最小的機器人。

“我們可以利用被動來實現(xiàn)機器人的廣泛運動：例如，步行、游泳或飛行，”該論文的第一作者劍橋工程系的Josie Hughes說。  “智能機械設計使我們能夠以最小的控制成本實現(xiàn)最大范圍的運動：我們想看看僅憑力學就能實現(xiàn)多大的運動?！?br /> 在過去幾年中，由于3D打印技術的進步，軟組件已經(jīng)開始集成到機器人設計中，這使得研究人員能夠增加這些被動系統(tǒng)的復雜性。
人手非常復雜，在機器人中重現(xiàn)其所有的靈活性和適應性是一項巨大的研究挑戰(zhàn)。今天的大多數(shù)高級機器人都無法完成小孩子可以輕松完成的操作任務。
“這個項目的基本動機是了解具體的情報，即我們機械體的情報?！鳖I導這項研究的Fumiya Iida博士說，  “我們的身體由智能機械設計組成，如骨骼、韌帶和皮膚，即使沒有主動的大腦控制，也能幫助我們智能地行動。通過使用最先進的3D打印技術，打印出像人類一樣柔軟的手，我們現(xiàn)在能夠在遠離主動控制的情況下探索物理設計的重要性，這對于人類鋼琴演奏者來說是不可能的，因為大腦不能像我們的機器人那樣被‘關閉’?！?br /> “鋼琴演奏是對這些被動系統(tǒng)的理想測試，因為它是一項復雜而細致的挑戰(zhàn)，需要大量的行為來實現(xiàn)不同的演奏風格。” Hughes說。
通過考慮機械、材料特性、環(huán)境和手腕驅動如何影響手的動態(tài)模型，機器人被'教會'演奏。通過驅動手腕，可以選擇手與鋼琴相互作用的方式，從而允許手的具體智能確定它與環(huán)境的交互。

研究人員編寫了機器人程序，通過手腕的運動實現(xiàn)了一些帶有斷續(xù)音或連奏音的短樂句。  “這只是目前的基礎情況，但即使采用這種單一動作，我們仍然可以獲得相當復雜和細致入微的行為?！?Hughes說。
盡管機械手存在局限性，研究人員表示他們的方法將推動進一步研究骨骼動力學的基本原理，以實現(xiàn)復雜的運動任務，以及學習被動運動系統(tǒng)的局限性。
“這種機械設計方法可以改變我們構建機器人的方式?！盜ida說，“制造方法使我們能夠以高度可擴展的方式設計機械智能結構?！?br /> “我們可以擴展這項研究，以研究如何實現(xiàn)更復雜的操作任務：開發(fā)可以執(zhí)行醫(yī)療程序或處理易碎物體的機器人?！?nbsp; Hughes說，“這種方法還減少了控制手所需的機器學習量;通過開發(fā)內置智能的機械系統(tǒng)，它使機器人更容易學習控制?！?