英国科学家开发的最新人形机器人手臂

布里斯托尔机器人实验室(brl)的研究小组最近宣布，他们的研究可以使机器人移动得更像人类，并使人们能够与它们密切接触。通过“软化”机器人的动作，他们使这些机器人在日常交流中更接近人类，从而将它们与生产线上的工业兄弟区别开来。

Brl是一个由西英格兰大学和布里斯托尔大学联合建立的机器人实验室。它由英国高等教育基金管理委员会资助，也是英国最大的机器人实验室。实验室主要研究先进的机器人和自动化系统。实验室主任克里斯·梅尔休斯教授说:“服务机器人存在一些矛盾——如果一个机器人足够好，人们可以使用，它也足够强大，足以造成危险。”因此，我们必须有一些物理和行为安全因素，以便机器人在这些因素下受到控制。”

要使机器人手臂具有与人类手臂相同的功能，最基本的条件是拥有像人类一样的腕关节、肘关节和肩关节。据英国《工程师》杂志报道，brl已经研制出一种手臂组件，包括上身和两只手臂，每只手臂都装有人体所有关节，可以完全自由活动。手臂接收来自手指触觉传感器的反馈。Brl的仿人机器人手臂组件是一个由多个传感器、制动器和微处理器组成的系统，它们通过can接口相互连接。从手指到肩膀的每一个刹车都受到控制，以确保整个动作与人类相似。Can是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网络。

大多数动物全身都有触觉装置。对人类来说，触觉是除了视觉以外，从外界获得最多信息的感觉。然而，视觉系统昂贵且控制复杂，因此在机器上安装适当的触觉传感器具有重要意义。同时，brl开发的控制系统必须能够使用系统中的强交叉耦合，允许指尖的粗略运动和精细微制动。由手和手指上的传感器获得的关于强度、温度、表面形状和质地的信号必须确保安全并与外界相互作用。控制系统还必须在粗糙的高能制动和精细的指尖微制动之间寻求一种平衡，以保证它能更真实地模仿人的特征。此外，控制系统还应考虑机器人的实际限制，例如，通过can实现高度分散特征之间的连接。

当人们移动时，节省精力的最好方法是最小化肌肉的力量，这也是brl研究人员希望机器人拥有的。因此，他们必须测量人体肌肉运动，并为机器人建模。在布里斯托尔大学，一名教师进行了用传感器测量人类和动物运动的研究。实验室机器人控制路径研究的负责人吉多·赫尔曼(guido herrmann)博士说:“我们可以从他的数据中获取想法，然后将他的数据转化为我们自己的运动定律。”

herrmann认为，分散控制系统给研究者带来了许多挑战。例如，每个刹车和传感器都有有限的数据，但是研究人员需要控制所有的数据。由于控制系统受到可通过电线传输的信息量的限制，因此有必要在各个部分做出局部决策。Herrmann使用分布式智能和多层抽象来克服这个限制。

从一只手臂开始，研究人员打算模仿整个机器人的动力学原理，然后设计一个运行速度和机器一样快的控制器。之后，在两臂中植入两条交互式can数据传输线，然后增加更多分散的传感器。这个项目的最终目标是发明一种新的方法，这样机器人手臂就可以根据他们阅读和理解的文字指令完成任务。Melhuish说:“如果你给机器人读一个悲伤的故事，它应该能够识别你悲伤的表现并做出相应的反应。”如果两个人一起完成一项任务，比如一起倒咖啡，一个人拿杯子，另一个人倒。这个动作很容易观察，但是在机器人上很难实现动作和交互，需要付出很多努力。”

“你不需要坐在500米之外看他做动作，我们必须与它沟通。”Melhuish说:“我们的机器人需要设置内容，而不仅仅是显示设备。”就像你教你的孩子如何切面包一样，我们也想教机器人如何工作。”