robot hand

(本文經合作夥伴 大數據文摘 授權轉載,並同意 TechOrange 編寫導讀與修訂標題,原文標題為〈90秒速通马里奥!3D打印的软体机器手登上ScienceAdvances封面〉。)

【為什麼我們要挑選這篇文章】人類的手指能做精細的動作,因而能建造科技,創造文明。而隨著科技的進步,機械手臂已能執行愈來愈精細的動作。近日,美國科學家透過 3D 列印與積體流體電路技術,打造軟體的機械手掌,其手指可以靈活運動,能在 90 秒的時間內破瑪利歐兄弟的第一關,與人類相當。這種機械手指,將是產業自動化的助力。(責任編輯:郭家宏)

玩個遊戲也越來越卷了。

(TO 編按:卷為中國網路用語,是內卷的縮寫,意為組織內部競爭激烈)

最近,馬里蘭大學的一個研究小組利用 3D 列印技術,制作了一個軟體機器人手,這個機器手十分靈活,甚至可以玩《超級瑪利歐兄弟》,最關鍵的是,它玩得還挺上手。

該項研究登上了 Science Advances 封面,展示了軟體機器人領域的一項有前途的創新。

論文傳送門

利用積體流體電路,研究人員提升機械手指的靈活性

軟體機器人固有的安全性和適應性,引發科學家對其在假肢和生物醫學設備等方面應用的興趣。但要真正實現對軟體機器人彎曲和移動等行為的控制,仍然是十分困難的。

馬里蘭大學機械工程助理教授 Ryan D. Sochol 領導的團隊所取得的關鍵突破,正是在於能夠利用 3D 列印,一步完成帶有積體流體電路(integrated fluidic circuit)的完全組裝的軟體機器人。

論文共同第一作者 Joshua Hubbard 解釋說:「以前,軟體機器人手的每個手指通常需要自己的控制線,這會限制其便攜性和實用性。」Hubbard 在作為 Sochol 在 UMD 的生物啟發先進制造(BAM)實驗室的大學研究員期間進行了這項研究。「但是透過 3D 列印帶有積體流體電晶體的軟體機器人手,它可以只根據一個壓力輸入就能玩任天堂了。」

在演示中,團隊設計了一個積體流體電路,使手能夠根據單一控制壓力的強度進行操作。例如,應用低壓力僅使第一根手指按壓任天堂控制器,使瑪利歐行走,高壓力則代表跳躍。

在一個設定的程式指導下,在關閉、低、中、高壓力之間自主切換,機械手能夠按下控制器上的按鈕,在不到 90 秒內通過了《超級瑪利歐兄弟》的第一關。

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研究團隊用 3D 列印,縮短機械手掌的製造時間

「最近,有幾個小組試圖利用流體電路來增強軟體機器人的自主性,」應屆博士畢業生、該研究的共同第一作者 Ruben Acevedo 說,「但建造和整合這些流體電路與機器人可能需要幾天到幾週的時間,需要高度的手工勞動和技術技巧。」

為了克服這些障礙,該團隊轉向了「PolyJet 3D 列印」,這就像使用彩色列印機一樣,但要在 3D 空間中,把許多層多材料的「墨水」堆疊在一起。

研究報告合著者 Kristen Edwards 說:「在一天內,只需少量的勞動,研究人員就可以透過按下 3D 列印機的啟動鍵,擁有一個完整的軟體機器人,這包括所有的軟體執行器、流體電路元件和身體特徵。」

選擇利用《超級瑪利歐兄弟》來驗證策略,既是出於科學的考慮,也是出於樂趣。因為遊戲的時間和關卡構成是既定的,只要有一個錯誤就會導致遊戲結束。所以,玩瑪利歐也提供了一種評估軟體機器人性能的新方法,這種方法具有獨特的挑戰性,這在以前是沒有過的。

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除了這個能夠通關瑪利歐的機器人手之外,在論文中,團隊還報告了以陸龜為靈感的軟體機器人。

該團隊戰略的另一個重要好處是它是開源的,論文開放給任何人閱讀,並在補充材料中提供了一個 GitHub 的連接,其中有他們工作中所有的電子設計文件。

Sochol 說:「我們免費分享我們所有的設計文件,這樣任何人都可以隨時下載、按需修改和 3D 列印。」

「我們希望這種開源的 3D 列印策略將擴大積體流體電路的軟體機器人的可及性、傳播性、可重覆性和應用性,同時能加速該領域的進步。」

相關報導:Science Daily

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(本文經合作夥伴 大數據文摘 授權轉載,並同意 TechOrange 編寫導讀與修訂標題,原文標題為〈90秒速通马里奥!3D打印的软体机器手登上ScienceAdvances封面〉。首圖來源:University of Maryland