如何在家制作这只强大的机械手

2025-05-06 20:16来源:

用一下你的手。拿起桌子上的瓶子,拧开瓶盖。或者拿起铅笔或钢笔,写下你的名字。你可能已经在用手在手机上阅读这篇文章了——这也可以。当你这样做的时候,注意你的手和手指所做的每一个动作,以及你在动作中施加的压力的微小变化。

仔细观察,你会发现你的手比你意识到的要做得更多。但你往往不会想到这一点。毕竟,在你的生活中,你可能做过无数次这样的动作。

然而,肯尼·肖对这些动作思考了很多。作为卡内基梅隆大学的一名机器人工程师,他致力于研究手是如何工作的,以及如何在机器中复制它们。

“我已经考虑这个问题很多年了,”肖告诉《每日野兽》。“(要拧开一个瓶子),一个人形机器人的手必须动作,我想说,每秒30次,针对20个不同的关节,它们必须正确地完成每一个动作。他们只需要做两秒钟,但这已经是机器人要正确地做一千多种不同的动作了。”

这还只是一个动作:拧开瓶盖。肖说,如果你想让一只机械手做人手能做的所有事情,它需要“知道”如何做几乎无限多的动作。至少可以这么说,制造这种机器人很复杂,而且价格昂贵:一些机械手的价格可能超过10万美元。

虽然这个数字对亚马逊这样的公司来说可能没有多大意义,因为亚马逊可能会用它来帮助搬运和包装要运输的物品,但对于想要找到假肢来代替双手的截肢者来说,这是非常昂贵的。这就是为什么Shaw和他在CMU的同事们开发了一种低成本的机器人手,可以在家里用3D打印机和螺丝刀组装。该团队甚至声称,它可以胜过昂贵的同类产品。

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肖解释说:“我们在这篇论文中真正关注的是如何让机器人的手足够便宜、足够可靠,这样我们就可以对它进行更多的研究,让它更容易获得。”“因为目前,选择非常少。”

该团队在7月份的机器人科学与系统会议上发表的一篇论文称,这种低成本、高效、拟人化(LEAP)的手成本约为2000美元,由“现成的部件”组成。在测试中,该团队使用LEAP Hand抓取咖啡杯、棒球、汤罐、钻头和平底锅等物品。它甚至可以完成更多精细的运动技能任务,比如打开抽屉和堆叠杯子。这种设计也使它比人手更灵活。例如,它可以独立地上下左右移动每个手指和拇指,甚至旋转。

通过机器学习,作者还能够训练手进行远程操作,这意味着它可以通过网络摄像头模仿人类的动作。当然,这允许它有更多的应用程序。你不仅可以用这只手在危险的地方操作物品,比如火灾或有毒的环境,而且有一天医生也可以用它来进行远程手术。

为了训练它,论文的作者实际上从OpenAI的ChatGPT等大型语言模型背后的训练过程中获得了一些灵感。流行的聊天机器人是在互联网上大量的文本语料库上进行训练的,而LEAP Hand则是通过数千个展示人类手部运动的YouTube视频进行训练的。

他说:“我们从YouTube上获取了很多视频,用它们来教它完成各种各样的任务——捡起不同的物体、开门、使用工具——而不需要很多人类演示,人类必须在现实世界中直接教机器人。”

肖补充说,所有关于如何建造和训练这只手的信息都是开源的,在线的,所以“任何人都可以建造它”,如果想要的话。这种可访问性允许其他机器人研究人员改进设计或简单地将其用于自己的研究。

这是至关重要的,因为目前市面上还没有很多好的机械手。肖甚至指出,埃隆·马斯克(Elon Musk)的特斯拉(Tesla)人形机器人一碰到手就“崩溃了”。Shaw和他的合作者的目标是为那些真正需要它的人提供一种低成本和易于使用的机器。

“没有多少人关注机器人的手。这实际上是一个相当小的领域。”“但我认为,对于这些人形机器人来说,能够完成真正灵巧的任务将是它们未来的关键。”

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