1.
對于人類而言，操作纖細的柔性物體，比如繩索、電線、數(shù)據(jù)線等，還挺具有挑戰(zhàn)性的。如果這些問題對于人類來說都很困難的話，對于機器人來說，就是不可能完成的任務。當線纜在手指間滑動時，形狀不停改變，機器人的手指必須不斷地感知和調整電纜的位置和運動。
標準方法是使用機器手通過一系列緩慢的增量變形完成這項工作。最近，麻省理工學院計算機科學與人工智能實驗室（CSAIL）的一組研究人員從另一個角度來研究這項課題，其給出的方式更接近于模仿我們?nèi)祟悺Ｔ搱F隊的新系統(tǒng)使用了一對帶有高分辨率觸覺傳感器（沒有附加機械約束）的軟機械手來成功操縱自由移動的線纜。
可以想象，在工業(yè)和家庭應用中使用這樣的系統(tǒng)，有朝一日，機器人能夠幫助我們打結、整理電線，甚至是外科縫合。
研究小組的第一步是制造一種不同往日的雙指機器手。機器手的手指相向而對，可以輕巧快速移動，能夠靈活、實時調整夾具的力量和位置。指尖上是基于視覺的“GelSight”傳感器，由內(nèi)嵌攝像頭的軟橡膠制成。機器手安裝在機器人手臂上，可以作為控制系統(tǒng)的一部分移動。
研究小組的第二步是建立一個感知控制框架，以此來操控線纜。在感知方面，他們使用GelSight傳感器來估算手指之間線纜的位置，并測量線纜滑動時的摩擦力。兩個控制器同時運行——一個調節(jié)握力，另一個調節(jié)機器手姿態(tài)，使線纜保持在夾具內(nèi)。
GelSight是由CSAIL的Ted Adelson研究小組開發(fā)的新型傳感器技術，該技術利用與物體的物理接觸來提供其表面非常詳細的三維地圖。主要部分是一塊一面貼有金屬涂層的透明橡膠。當這個金屬面被按壓到物體上時，該物體的形狀就會被橡膠層記錄下來。接下來，由于金屬涂層具有很好的光折射率，物體的表面信息就通過光線折射被系統(tǒng)收集，并通過計算機算法還原該物品的三維圖像。
當機器手安裝在手臂上時，可以從隨機抓取位置開始可靠地跟隨USB線纜。然后，結合第二個夾具，機器人可以“手把手”移動電纜（就像人類一樣），以便找到線纜的末端。它還可以適應不同材料和厚度的電纜。
為了進一步展示它的能力，這個機器人做了一個人類通常在把耳機插入手機時所做的動作。從一根自由浮動的耳機線開始，機器人能夠在手指之間滑動線纜，當感覺到插頭碰到手指時停止，調整插頭的姿勢，最后將插頭插入插孔。
麻省理工學院博士后、關于該系統(tǒng)論文的主要作者Yu She說：“操控軟性物體在我們的日常生活中非常普遍，比如整理線纜、折疊布料和打結。“在許多情況下，我們希望機器人能幫助人類完成這類工作，特別是當任務重復、枯燥或安全系數(shù)不高時。”
2.
線纜跟隨具有挑戰(zhàn)性，原因有二。首先，它需要控制“抓取力”（以實現(xiàn)平滑滑動）和“抓握姿勢”（防止電纜從夾鉗的手指上掉落）。
在連續(xù)操作過程中，這些信息很難從傳統(tǒng)的視覺系統(tǒng)中捕捉到，因為它通常被遮擋，轉譯成本高昂，有時甚至不準確。
更重要的是，僅僅用視覺傳感器無法直接觀察到這些信息，因此研究小組使用了觸覺傳感器。機器手的關節(jié)也是靈活的——保護他們免受潛在的沖擊。
該算法還可以推廣到具有不同物理特性（如材料、剛度和直徑）以及不同速度的線纜。
當比較不同的應用在家具上的控制器時，他們的控制策略可以使線纜比其他三個在手上保持更長的距離。例如，“開環(huán)”控制器僅能跟蹤總長度的36%，當夾具彎曲時很容易丟失電纜，并且需要多次重新摸索才能完成任務。
3.
研究小組發(fā)現(xiàn)，由于GelSight傳感器的表面凸起，當線纜到達邊緣時很難將其拉回。因此，他們希望通過改進傳感器的形狀來提高整體性能。
未來，他們計劃研究更復雜的線纜操作任務，如電纜布線和穿過障礙物的線纜插入，他們希望最終在汽車行業(yè)探索自主線纜操作任務。
