東北大學(xué)研發(fā)出“隔空取物”智能機(jī)器人

東北大學(xué)研發(fā)出“隔空取物”智能機(jī)器人。

智能時(shí)代無所不能，無人機(jī)正在記錄生活，自動(dòng)駕駛汽車正上路測(cè)試，仿人服務(wù)機(jī)器人正上演“隔空取物”。

近日，東北大學(xué)王世雄、王凱、蘇卓三人在機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院教授陸志國的指導(dǎo)下，共同研發(fā)設(shè)計(jì)了一款雙臂輪式仿人服務(wù)機(jī)器人，可代替人跨越時(shí)空處理事務(wù)。這款機(jī)器人利用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)兩空間的信息交互，用戶使用VR設(shè)備獲得機(jī)器人空間的圖像信息，基于此做出相應(yīng)判斷及動(dòng)作，異空間機(jī)器人將跟隨完成動(dòng)作。

目前，機(jī)器人市場(chǎng)呈現(xiàn)“啞鈴型”的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，高端市場(chǎng)智能程度高、投入成本大、產(chǎn)品產(chǎn)出少，如全自由度仿人機(jī)器人；低端市場(chǎng)投入低、產(chǎn)出高，但智能程度相對(duì)單一，如掃地機(jī)器人。針對(duì)市場(chǎng)現(xiàn)狀，王世雄帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)選擇從中端市場(chǎng)入手。

該團(tuán)隊(duì)使用運(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備獲取人的肢體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給機(jī)器人，送達(dá)至機(jī)器人的每一關(guān)節(jié)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與操作者在肢體運(yùn)動(dòng)上的協(xié)同效果。機(jī)器人身上安裝有雙目攝像頭，采集機(jī)器人的環(huán)境信息，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)讲僮髡叨说腣R設(shè)備，建構(gòu)起立體場(chǎng)景，使操作者有一種身臨其境的感覺，便于其結(jié)合環(huán)境信息做出正確判斷。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)還在機(jī)器人和操作者兩端安裝了語音采集和播放設(shè)備，借助網(wǎng)絡(luò)傳輸，可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)空間語音的實(shí)時(shí)交互。

與國內(nèi)現(xiàn)有輪式機(jī)器人相比，這款機(jī)器人的創(chuàng)新點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)了前傾55°的大角度俯身動(dòng)作，可完成對(duì)地面物體的拾取、放置等任務(wù)。因俯身動(dòng)作易造成機(jī)器人重心不穩(wěn)，所以輪式機(jī)器人腰部一般不設(shè)計(jì)彎曲機(jī)構(gòu)或僅設(shè)計(jì)有較小角度的俯身功能，限制了機(jī)器人的手部運(yùn)動(dòng)范圍。據(jù)此，該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)了連桿滑塊俯身機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)的聯(lián)動(dòng)。當(dāng)髖部向后下方移動(dòng)時(shí)，機(jī)器人的重心偏移范圍較小，保證了機(jī)器人的整體穩(wěn)定性。

機(jī)身結(jié)構(gòu)方面，王世雄團(tuán)隊(duì)遵循輕量化和模塊化的設(shè)計(jì)原則，采用板材搭配結(jié)構(gòu)件的方式，較好地控制了機(jī)器人的重量和成本。機(jī)器人身高1.5米，整重35千克，指標(biāo)均低于同等體積、同等自由度的仿人機(jī)器人。更重要的是，機(jī)器人的制造成本控制在5萬元以內(nèi)，不及市場(chǎng)同等級(jí)別機(jī)器人造價(jià)的50%。

基于這一創(chuàng)新項(xiàng)目，王世雄團(tuán)隊(duì)已申請(qǐng)發(fā)明專利2項(xiàng)，實(shí)用新型專利2項(xiàng)，外觀設(shè)計(jì)專利1項(xiàng)，并在2018年網(wǎng)絡(luò)工程和信息安全國際會(huì)議上發(fā)表學(xué)術(shù)論文1篇；先后獲得第六屆全國“TRIZ”杯大學(xué)生創(chuàng)新方法大賽發(fā)明制作類國家二等獎(jiǎng)，中國移動(dòng)創(chuàng)客馬拉松大賽東北賽區(qū)一等獎(jiǎng)等殊榮。

大四保研時(shí)，團(tuán)隊(duì)中的王凱、蘇卓?jī)晌怀蓡T分別保送到清華大學(xué)和西北工業(yè)大學(xué)攻讀碩士研究生，王世雄選擇繼續(xù)跟隨陸志國老師做科研?！坝鲆娺@樣一位親自陪伴我們一起做項(xiàng)目、做科研的老師真的很難得?！蓖跏佬郾都诱湎А?/p>

提及對(duì)項(xiàng)目的未來打算，王世雄希望能進(jìn)一步降低機(jī)器人的成本，使得這項(xiàng)成果能惠及民眾，融入現(xiàn)實(shí)生活。“這款機(jī)器人可以替代人去完成一些高難度、危險(xiǎn)系數(shù)高的工作，希望通過我們的研究，由機(jī)器人代勞高危工作的時(shí)代早日到來。”