新智元報導
來源：techxplore
編輯：木青
【新智元導讀】完美複製人類所有骨骼和韌帶的機器人手來了，它是由劍橋大學的研究人員利用軟體材料和剛性材料3D列印而成，能夠完成高複雜度的動作，例如，為你彈奏一首《jingle bell》。
來看看這隻機器人手，有著和你一樣骨骼和韌帶，還能彈奏鋼琴。
這是劍橋大學科學家的傑作，研究人員開發出了這種3D列印的機器人手，只需移動手腕即可在鋼琴上彈奏出簡短的音樂。快到聖誕啦，先讓它給你彈奏一首《jingle bell》吧。
機器人手彈奏聖誕歌《Jingle Bell》
雖然無法真正媲美鋼琴師，但它展示了複製人手的所有能力是多麽具有挑戰性，以及通過設計仍然可以實現複雜度高的運動。
軟體和剛性材料聯合打造，完美複製人手的所有骨骼和韌帶
這副機器人手由3D列印的柔體和剛性材料製成，複製了人手中的所有骨骼和韌帶，但還尚未複製肌肉或肌腱。儘管與人手相比，機器人手的運動範圍還是有所局限，但研究人員發現依靠手的機械設計仍然可以實現令人驚訝的廣範圍運動。
當然了，機器人的手指不能獨立靈活地移動——被稱為被動運動（passive movement），但依然能夠模仿不同風格的鋼琴演奏，而無需改變手的材料或機械特性。這個科研結果已經被《Science Robotics》雜誌報導，這可以幫助設計能夠以最少的能量進行更自然運動的機器人。
動物和機器中的複雜運動源於大腦（或控制器）、環境和機械體之間的協同作用。系統的機械特性與設計對於智能功能非常重要，並且能幫助動物和機器以複雜的方式運動而不會消耗不必要的能量。
“我們可以利用被動運動來實現機器人的廣泛運動，例如，步行、游泳或飛行，”該論文的第一作者、劍橋大學工程系Josie Hughes說，“智能機械設計使我們能夠以最小的控制成本實現最大範圍的運動：我們希望看到機械能夠進行多少運動。”
“愚蠢人類”的靈活性，機器人仍望塵莫及
在過去的幾年中，由於3D列印技術的進步，軟體材料已經開始應用到機器人設計中，這使得研究人員能夠增加這些運動系統的複雜性。
然而人手非常複雜，在機器人中重現其所有的靈活性和適應性是一項巨大的挑戰。今天的大多數高級機器人都無法完成小孩子可以輕鬆完成的操作任務。
機器人手的製作過程 來源：Josie Hughes
“這個項目的基本動機是了解具體的智能，即我們機械體的智能，”長官這項研究的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，即使沒有擁有主觀能動性的大腦控制，也可以幫助我們智能地行動。通過使用最先進的3D列印技術，列印出人類般柔軟的機器手，我們現在能夠探索物理設計的重要性。”
Hughes：“鋼琴演奏是對這些被動系統的理想測試，因為它是一項複雜而細致的挑戰，需要大量的動作來實現不同的演奏風格。”
通過考慮機械、材料特性、環境和手腕驅動如何影響手的動態模型，機器人被'教'如何談鋼琴的。通過驅動手腕，可以選擇手與鋼琴相互作用的方式，從而允許其具體智能確定它與環境的相互作用。
研究人員編寫了機器人編程，通過手腕的運動實現了一些短片（斷奏）或平滑（連音）音符。“這只是當時的基礎知識，但即使採用這種單一動作，我們仍然可以獲得相當複雜和細致入微的行為。”休斯說。
儘管機器人手的局限性，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，以實現複雜的運動任務，以及學習被動運動系統的局限性。
“這種機械設計方法可以改變我們構建機器人的方式，”Iida說，“製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。”
“我們可以擴展這項研究，以研究如何實現更複雜的操作任務：將來有希望開發出可以執行醫療程式或處理易碎物體的機器人，”Hughes說，“這種方法還減少了控制手所需的機器學習量;通過開發內置智能的機械系統，使機器人更容易學習控制。”
參考鏈接：
https://techxplore.com/news/2018-12-d-printed-robot-piano.html
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