Foundation Robotics 展示新型機械手在空中成功接住棒球，顯示機械靈活性顯著提升

美國的 Foundation Robotics 最近發布了一段新影片，展示其最新的機械手在空中潔淨地接住棒球，突顯了機器人靈活性和控制能力的重大進步。這款由腱驅動的手部設計，將馬達安置在前臂而非手指內，創造出更纖細、更輕巧的設計，同時保持精確的動作。其手指會自動調整形狀，以穩固抓住圓形物體，如棒球，提高接球的速度和可靠性。根據這家位於舊金山的公司的説法，這次演示突顯了改良的機械設計和動作規劃如何使機械手更接近人類般精確地執行快速且複雜的任務。

新型機械手的設計特點

機械手的演變，Foundation 展示了其新一代機械手的能力，成功在空中接住棒球，這項任務要求快速的動作、精確的時機和可靠的抓取。儘管投擲動作是提前精心規劃的，但這次演示展示了手部的先進機械設計和控制系統，突顯了現代機器人技術在工業應用中越來越接近人類般的靈活性。新設計的核心是一種腱驅動架構，將馬達從手指移至機器人的前臂。這種方法顯著減少了手指的重量和體積，使其保持纖細，同時仍能產生快速、精確動作所需的力量。

柔韌的腱從前臂的馬達通過精心設計的通道延伸至每個手指關節。單獨的屈曲腱負責閉合手指，而伸展腱則重新打開它們，使得動作流暢且協調，類似於人類手部的腱結構。團隊還開發了一個機制，使手指能夠進行微妙的側向運動，根據所處理物體的不同而改變形狀。手指不僅能單純開合，還能形成一個杯狀形狀，以穩固地托住如棒球等球形物體，或調整為更精確的夾持形態以應對較小物品。這種適應性擴展了手部可以操控的物體範圍，無需專門的夾具。

自適應抓取技術的突破

自適應機械抓取的一個重大技術突破在於，該手部能夠估算每個手指的位置，而不完全依賴物理關節傳感器。Foundation 的控制軟件通過結合馬達旋轉數據和腱幾何的詳細模型，持續計算手指的位置。這種基於軟件的估算提供了手部配置的實時感知，使其即使在個別傳感器失效的情況下仍可繼續運作。為了提高準確性，每個關節還配備了隧道磁阻（TMR）傳感器，能以亞度精度測量關節角度。

這些傳感器並不作為位置數據的主要來源，而是用來細化軟件的估算並提供冗餘，提高在要求嚴格的工業環境中的可靠性，當中傳感器可能偶爾失效或損壞。

接棒球的演示還突顯了在腱系統中減少摩擦的重要性。低摩擦的路徑確保了馬達的運動能準確轉換為手指的動作，維持指令位置與實際位置之間的同步。這一精確度使得手指能快速閉合，並在吸收球的衝擊時不會將球彈開，根據 Techeblog 的報導。這款機械手旨在用於 Foundation 的 Phantom 人形機器人，這些機器人專為工業工作場所設計。與該公司的早期夾具式手部不同，這款新原型具備獨立驅動的手指、受解剖學啟發的關節、先進的狀態估算和自適應抓取技術。

這些技術共同使機器人能夠操控更廣泛的工具、組件和不規則物體，使人形機器人更接近能以更高的速度、精確度和可靠性執行複雜的現實任務。