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痴迷机械,这个南京姑娘发明的软体机器人手在美国拿了一等奖

2019-11-04 17:21:43 来源: 非洲时报 阅读 (15242次)

双十一就要到了,相信物流行业又要面临巨大的包装、运输、配送压力了。现代快报记者近日了解到,25 岁的南京姑娘陶玮佳研发了一款叫做软体机器人手的机械抓手,该机械抓手可以帮助在仓库中捡拾和包装小物品。这项发明赢得了美国伍斯特理工学院卡列尼安奖第一名,陶玮佳因此获得 10000 美元的奖励。最近,这项发明已经通过美国专利商标局的专利申请。

△软体抓手

可以抓鸡蛋的 " 抓手 ",发明过程困难重重

南京姑娘陶玮佳是美国伍斯特理工学院机器人工程系的一名毕业生。11 月 1 日,远在美国的陶玮佳告诉现代快报记者,这是一种柔软的机器人手,可以将其放在现有的机器人手臂上,并用于从仓库货架上取货和包装产品。

水果、蛋糕、鸡蛋、肥皂盒、罐头、乐高积木 …… 各式各样的物品,通过软体机器人的 " 手 ",就能轻易地将物体包裹住,再运送到指定的位置。现代快报记者看到,这个软体机器人构造并不复杂,一个十字交叉的底座,通过几根钢管灵活驱动,钢管连接的抓手,有四根硅胶 " 手指 ",看上去像章鱼的触须,非常灵活。

△软体抓手

2016 年,陶玮佳在伍斯特理工学院就读研究生期间,开始萌发研究软体抓手的想法。" 上大学的时候,就一直在教授的实验室帮忙,跟着做了很多项目。在工业上,如果想抓取一个东西,那就得为它的形状去匹配一个对应的工具。" 陶玮佳说,她和机械工程学助理教授卡格达斯 · 奥纳尔想发明一个软体的抓手,由抓手去适应物体,而不是让物体去匹配特定的抓手。

想法有了,但操作并没那么容易,软体抓手真正成型花了将近一年半的时间。陶玮佳说,在这过程中,团队也遇到了很多困难。一开始,他们想做的是利用液压驱动手爪去抓取水里的物体。" 液压是一些工业机械比较常用的方式,但是有很多的问题,比如操作的时候要带上液压罐,不仅很麻烦,还有漏液等风险。"

之后,陶玮佳想到用电机的方式来进行驱动,让液压机器人抓手更新换代变成了电机机器人抓手。" 不过使用电机也又产生了一个新问题,怎么用电机驱动绳子,让抓手能完美地抓取物体,需要在内部结构和外部连接上做很多设计。"

陶玮佳还提到,一开始设计出来的时候,其实抓手跟她所想象的也不同。" 我的预想是,抓手像人的手一样,能灵活的抓取物体。但一开始抓手抓取物体时,容易因为过度紧绷,导致手指方向扭曲。经过教授的指导,多次的改良后,软体抓手最终诞生。"

发明参加学校竞赛,一举拿下一等奖

陶玮佳所在的伍斯特理工学院每年都会进行卡列尼安奖竞赛。这个竞赛设立于 2006 年,是 Alba Kalenian 为纪念已故丈夫、发明家 Aram Kalenian 而设立的竞赛,旨在支持创新思想或开发商业产品。

△陶玮佳(右一)在卡列尼安奖竞赛中获得第一名

2017 年,陶玮佳和教授带着软体抓手参加了竞赛。一开始,陶玮佳根本没想到自己能拿奖,入围竞赛就让她很开心了。" 学校有非常多的实验室,各种项目都会去申报,我竟然拿了一等奖,这让我很受鼓励。"

" 我们的软体抓手可以抓住包裹手指的任何东西,例如纸巾盒或其他在仓库中捡拾或包装的物品。它还可以执行需要具有良好运动技能的任务,例如将各个甜甜圈包装到盒子中,可以抓住鸡蛋而不会压碎它。"

△这款柔软的机器人手可以捡起鸡蛋

陶玮佳告诉现代快报记者,她把获得的奖金用于组件上,继续开发机械抓手,尝试不同的迭代。" 这是我们的第一个原型,我希望能让这个机械抓手更适应其他机器人手臂,并能够将其出售给小型企业和仓库,查看其如何执行不同的任务。"

陶玮佳希望能够设计出不同尺寸的 " 抓手 ",允许针对自定义任务(例如在仓库中移动大箱子)使用自定义手柄。" 就未来潜力而言,通过使用机械手在移动机械臂的帮助下采摘和包装水果,农业可以从中受益。" 她说,机械手可以使人们免于在装配线上进行重复性工作,因此他们可以做更多的 " 创造性 " 工作,例如编程,培训和维护机器人。

△软体抓手

近期,陶玮佳收到美国专利商标局的通知。机械抓手的专利已经获批,目前,这项发明已经在商业化的进程当中,并且已经有企业购买。

从小痴迷机械,立志创新机器人技术

谈起在机器人技术上的创新,陶玮佳打趣自己从小就像一个男生一样,特别迷恋机械,对于各种电器都充满了好奇,想知道它们是怎么运作的。

陶玮佳的父亲陶先生介绍,女儿从小兴趣爱好就和同龄的女孩子有些不同,就爱玩男孩子们爱玩的机器人,琢磨各种机械的东西。" 不过我们都非常支持她的兴趣爱好,并没有扼杀、制止,而是让她自己去发展。我们一直很支持她的决定。"

高中时,在南京外国语学校就读的陶玮佳,加入了学校的乐高机器人兴趣小组。他们的项目在全国比赛中名列前茅。那时候开始,有了些 " 技术 " 的陶玮佳开始对家里的电器 " 下手 " 了,拆拆装装都是家常便饭。" 收音机坏了就拆了,看看里头是什么样子,电路、电机是应该怎么运行的,没想到也就修好了。"

目前,陶玮佳在美国的一家创业公司工作,研究更智能的机器人解决方案。对于未来的计划,她希望能够继续读博士深造,在机器人软体领域进行更深入的研究。" 机器人并不是在代替人工,而是在提高生产线的效率,而提高效率会使更多的人受益。在我心里,这是非常有意义的事。我希望能一直从事下去。