指導語：用一對設計變形的指尖為例。 為了執行涉及移動或處理對象的任務，機器人應根據這些對象及其周圍環境的性質，迅速調整其抓地力和操作策略。 然而，到目前為止，大多數機器人手都有固定和限制的結構；因此，它們可以執行有限數量的運動，只能抓住...

以一對設計變形的指尖為例。

為了執行涉及移動或處理對象的任務，機器人應根據這些對象及其周圍環境的性質，迅速調整其抓地力和操作策略。 然而，到目前為止，大多數機器人手都有固定和限制的結構；因此，它們可以執行有限數量的運動，只能掌握特定類型的物體。

香港科技大學的研究人員最近開發了一種機器人指尖，可以改變它的形狀，并切換出三種不同的配置來掌握更廣泛的物體。 這個指尖的獨特設計，在今年的自動化科學與工程國際會議(CASE)上提出的論文中概述，靈感來自折紙，日本著名的折紙藝術。

我們的研究靈感來自對當前研究和工業應用的兩個共同觀察，兩位研究人員張子成和張亞增告訴TechXplore。 通過電子郵件“首先”涉及到并行夾持器在過去的發展，這可能有助于工業自動化。 這些夾持器需要仔細選擇夾點，否則它們可能無法達到靜態平衡。

幾十年來，研究人員一直試圖開發控制機器人抓地力的技術。 然而，大多數現有的方法都有很大的局限性，因此不能防止它們在不同的對象之間進行良好的概括。 菅直人、張和他的同事的第一個研究目標是開發一個觸手可及的指尖，可以執行各種姿勢。

菅直人和張說：“過去激勵我們研究的另一個觀察是，為了穩定，工程師必須設計一個固定在平行夾持器上的特定鉗子來進行操作，如采摘和放置等。 當裝配線上的材料發生不同形狀的變化時，這是非常繁瑣的，這可能導致手動更換夾子的效率低下。 我們創造的變形指尖幫助緩解或克服這個問題。

由Kan、張和他們的同事創建的機器人指尖設計是基于他們先前研究中描述的其他機器人結構。 例如，在2019年，研究人員制作了一個折紙風格的整體軟抓取與平面指尖。雖然這種夾持器也會變形和改變形狀，但由于指尖的平整度和柔軟性，它的有效載荷和靈巧性很差。

菅直人和張先生說：“我們小組的博士生宋浩然先生以前發表過一篇關于接觸表面聚類的論文，顯示了代表主要局部幾何的三種典型接觸原語。 這些安裝在平行夾持器上的指尖在不同的物體上進行了測試，以顯示夾持器的可行性和穩定性。 本文啟發我們設計了一個變形的指尖，其形態結構在三個接觸基序。

香港科技大學菅直人、張和他們的同事開發的一種新的折紙形狀變形指尖有兩個主要部件：作為指尖變形表面的軟折紙骨架和作為驅動和傳輸機制的電機驅動的四桿連接。

原語以三種變形模式接觸指尖。

研究者是說尖端的中心放置一個球關節，實現頂面的三維自由旋轉和支撐。 此外，他們使用伺服電機（即一類旋轉執行器）獨立控制放置在軟折紙骨架上的四個葉。

菅直人和張解釋說：“不同姿勢在每個葉面上的組合，可以實現多種配置，以實現不同的抓地力模式，如沖床、模具和傾斜平面模式。 我們的運動模型可以模擬和預測這些模式。

研究人員評估了三種變形，他們的指尖可以實現時，有效的機器人抓地力。 例如，他們測試了沖床模式的有效性，即旋轉和夾點模式、執行功率抓地力的凹模和用于手動操作和重定向的傾斜平面模式。

總的來說，他們發現他們開發的指尖具有許多有利的特征，包括在不同變形的原始和抓取模式之間以及基于手頭任務的穩定和靈巧抓地力模式之間快速移動的能力。 指尖配置通過它們的運動模型進行有效的模擬和引導。

配置空間內的軌跡跟蹤。

菅直人和張解釋說：“我們已經推出了一種新的解決方案，它滿足了機器人抓地力的適應性和靈巧性要求，可以在不增加成本的情況下應用于學術和工業環境。 我們的設計可以為未來的工程提供信息，試圖用緊湊、可控和變形的指尖來解決這些問題。

未來，Kan、張和同事設計的變形指尖可以集成在一些現有和新開發的仿人機器人上。由于成本相對較低（即制造成本約為5$(不包括控制面板），它可以幫助自動化裝配線流程，并降低根據現有夾持可以操作的產品形狀變化的成本。

盡管研究團隊創造了指尖已經取得了很有前途的效果，但在商業化之前，仍有一些問題有待解決和測試。 例如，目前，其實際性能與運動模型的預測存在差異，闞、張和他的同事計劃通過稍微改變他們的設計和制造過程來解決他們未來的工作。

菅直人和張說：“我們計劃在未來研究的另一個領域是小型化，使用更小的電機和更緊湊的結構，這樣指尖就可以很容易地集成到機器人的手中。 此外，目前該結構在變形中采用開環控制策略。 傳感在強大的最終效應器的實際應用中起著重要的作用，因此我們也將在未來嘗試添加這個特性。