國內(nèi)首度自主研發(fā)機器仿生手掌 具有輕巧與多自由度靈活的特性

國內(nèi)首度自主研發(fā)機器仿生手掌取代過往機器手臂末端的夾爪，以逼近人類真實手掌的多自由度讓手臂在夾取時的動作更細膩靈敏。加上其運用碳纖復(fù)合材料，重量上更與手機相差無幾。機器仿生手掌具有輕巧與多自由度靈活的特性，被視為可在未來造福組裝義肢的患者，甚至國內(nèi)也計畫要結(jié)合感測貼片偵測肌肉變化，已通知仿生手掌進行動作預(yù)測，將使人機之間的互動更加緊密自然。

現(xiàn)行機器手臂的末端主要透過各種夾具進行抓取動作，不過在夾具方面仍有一些限制，例如僅能抓取特定外型或是硬度較高的物件。由工研院首度研發(fā)的機器仿生手掌則是有別于夾具的設(shè)計，而直接仿造人類真實手掌的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，可達到六個自由度，除了原先五指關(guān)節(jié)外，又增加大拇指基部的活動范圍，使其運動關(guān)系與人手相應(yīng)關(guān)節(jié)的運動相似，可讓抓握的動作更細膩。

不過工研院發(fā)現(xiàn)由于五指關(guān)節(jié)的設(shè)計可能對于生產(chǎn)在線的工業(yè)型機器人造成部分冗余，相較之下似乎更適合以人為本的應(yīng)用情境。特別是若將其運用在醫(yī)療領(lǐng)域，則可以用作智能義肢用途，彌補斷掌人員缺手的不便。

工研院研究人員表示，雖然醫(yī)學(xué)上有機械義肢，但部分會把驅(qū)動裝置設(shè)計于腕部下方，造成使用上「卡卡」的，而工研院所研發(fā)的機器仿生手掌則是把驅(qū)動裝置微型化，并在不影響外觀的前提下設(shè)計于手背的位置，讓機器仿生手掌與殘肢連結(jié)的部分更加舒適自然。

而在機器仿生手掌的結(jié)構(gòu)設(shè)計上也是由工研院一手包辦。在手指各關(guān)節(jié)連動的部分，工研院為提升抓取時的力道強度而采用金屬連桿，目前根據(jù)測試至少可抓取超過三公斤的物體，象是一般手工具如鉆孔機就可使用。此外，在材質(zhì)方面則是采用碳纖復(fù)合材質(zhì)地，重量輕巧，經(jīng)測試幾乎與一般手機相差無幾。

若是將來此機器仿生手掌可望造福組裝義肢的患者，那么在設(shè)計上未來也將更貼近人性的需求。市面上的普通義肢一般通過開關(guān)或按鈕來操縱，或者是由使用者手動操作，不過工研院則是計畫在未來改善這種操作方式，即讓機器仿生手掌具備感知能力。

這個原理在許多科幻電影當中其實都出現(xiàn)過，甚至美國約翰霍普金斯大學(xué)旗下的實驗室也成功研發(fā)過一款具有感知能力的機器手臂，成功為一名因被浣熊咬傷手臂，而造成感染被迫截肢的女性患者，讓其重新恢復(fù)跟正常人一樣的觸覺。

工研院的計畫則是未來也能讓截肢部位貼上感測貼片，以偵測截肢部位的肌肉變化，從而讓機器仿生手掌感知并接收使用者肌肉傳來的訊號，以便進行動作預(yù)測，使得人機之間的互動更加順暢。甚至未來也有望將觸覺皮膚導(dǎo)入于指腹或手掌內(nèi)，將觸覺訊號回傳給神經(jīng)，讓使用者也感受到仿生手掌的一切觸覺。

工研院表示，在智能義肢發(fā)展的目標到位之前，目前此機器仿生手掌的初步功能是作為取代夾爪用途，可賦予機器手臂更細膩的動作，能抓取形狀不規(guī)則與軟性物件，搭配行動式裝置則可適用于賣場貨品巡檢、牲畜飼養(yǎng)廠巡檢以及各式生產(chǎn)環(huán)境站別間運載及上下料等用途。

而此機器仿生手掌也于今年***機器人與智能自動化展上首度亮相，現(xiàn)場則是結(jié)合行動式手臂機器人系統(tǒng)展示。倘若此機器仿生手掌未來實現(xiàn)于智能義肢應(yīng)用，不但可造福因事故而行動不便的患者，更可為***醫(yī)療與機械產(chǎn)業(yè)的研發(fā)能力上再寫下新頁。