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| 本文作者： Misty | 2016-09-01 17:05 |
新智造按：本文作者Evan Ackerman，來源IEEE，由新智造獨家編譯，未經許可拒絕轉載！
縱觀機器人領域，對機器人尾巴的研究已經不是什么新鮮事了。加州大學伯克利分校團隊已經研究出了一種方法，成功用尾巴來控制機器人在空中移動的方向。其理念已經得到了廣泛的應用：從會奔跑的機器人，到高度機動性的機器人汽車，它一網打盡。不過，這些應用的共同之處是：它們的尾巴都要依靠馬達來制動。
最近，美國德州農業大學在IEEE Robotics and Automation Letters上發表了一篇名為《使用靈活、非制動的尾巴來操縱物體》的論文，闡述了如何用非制動的機器人尾巴來操縱物體。研究人員將一種“靈活的繩狀結構”綁在一臺小型遙控汽車上，并用它來操縱物體，這繩子有點像《奪寶奇兵》里印第安納·瓊斯的鞭子。而其實，試驗表明：這條“瓊斯鞭子”可謂神通廣大。
這“條”機器人可以做出不同的動作：拖、拉、繞、拽，甚至“鞭打”物體......
下圖展示了機器人尾巴拖拉物體的過程：
下圖展示了機器人尾巴“鞭打”物體的過程：
此外值得一提的是，這條機器人尾巴也可以在斜坡上完成任務。
論文作者Young-Ho Kim和Dylan A. Shell表示：雖然這種可彎曲、非制動的機器人尾巴非常廉價，運行起來又簡單，但迄今為止很少有人涉足此領域的研究。因此，此項研究是有先創性的。
IEEE Spectrum記者采訪了 Kim和Shell，以下是采訪內容：
IEEE Spectrum：你們為何開始此方面的研究？又是怎么知道此領域很少有人研究的呢？
Young-Ho Kim和Dylan A. Shell：
很多機器人研究機構的重心都是工具的使用（比如DARPA機器人挑戰賽上可鉆墻的機械臂），我們也不例外。不過，我們感興趣的工具和他們有所不同。首先：我們的工具唾手可得，你無需花費重金來購買；其次，其由靈活的材料構成，所以它非常可塑，這大大增強了機器人的能力。我們在論文中也有提到：這次材料的適用范圍非常廣，它能圍住、拖拉物體，還能系住或抽打物體。
其實，此方面也有一些研究者先驅們，不過他們的關注點和我們截然不同，他們一般關注以下幾點：
1、如何使用機器人尾巴，提高尾巴的靈活度。
2、如何在運動學上控制繩子的運動，用繩子來拖拉物體。
3、如何設計機器人尾巴，使用運動和動態模型。
而我們的研究重點是讓繩狀結構材料的功能得以最大發揮，我們將繩子的重量、運動的壓力、因加速器而產生的壓力都考慮進來。
IEEE Spectrum：你在試驗中發現了什么呢？
Young-Ho Kim和Dylan A. Shell：
我們用不同的方式來使用機器人尾巴，讓它操縱不同的物體。
首先，我們意識到某些特定的動作能讓尾巴呈現特定的形狀，這就意味著我們可以只關注繩子的大體形狀，而忽略一些小細節。
其次，機器人和物體是通過繩子連接的，它們相互影響。例如，如果物體停止移動，那么機器人的運動也會瞬間停止。
我們探索了機器人的不同動作，只為弄清它們如何操縱物體。最后，我們得出了一個數據庫，并得出了不同動作的不同參數，這些參數意義重大。
IEEE Spectrum：除了拖拉和抽打，機器人還能用其他的技巧來操縱物體嗎？
Young-Ho Kim和Dylan A. Shell：
在早些時候，我們讓機器人在皮帶上和皮帶下移動。在這個試驗中，機器人必須知道如何才能讓自己不踩到皮帶的洞洞中。這就讓我們思考如何才能找出更有用的操縱方式。
于是，我們開始試驗不同的技術。我給大家舉個有趣的例子：
我們發現：將物體一圈一圈套住，并拖拉它，會增加機器人的力量。當物體太重，機器人用單純的拖拉動作沒法讓它移動時，用尾巴將物體一圈一圈圍住將增加尾巴和物體間的摩擦力，這樣物體就能移動了。
我們還試驗了很多其他不同的動作，并將它們的參數添加到了數據庫中。
IEEE Spectrum：為什么從長遠來看，你們的研究很重要呢？機器人的此種操縱能力對將來的機器人研究又有何意義呢？
Young-Ho Kim和Dylan A. Shell：
繩狀物體有著無與倫比的靈活度，同時它簡單、廉價。現在面臨的挑戰就在于它的算法機制。
接下來，我們將會研究擴展機器人尾巴的任務：讓它聚集、分離、移動物體，甚至圍繞物體打一個結。最終，我們希望我們的研究將會幫助其他研究者理解如何在機器人身體上運行一個靈活的零部件。
IEEE Spectrum：你們接下來會做什么呢？
Young-Ho Kim和Dylan A. Shell：
我們剛剛也提過，我們正在探索機器人操縱物體更豐富、更有趣的參數，來得出新的操縱物體的方法。同時，我們也正在擴展機器人尾巴能夠執行的任務范圍。
除此之外，我們也在努力讓實驗取得一個通用化的效果，讓其他的試驗都能從我們的試驗中得到參考。我們得出的參數庫較大，適用的范圍也廣，我們正在探索這些參數的使用價值和使用方法。
其實，物體的形狀并不重要，即使是復雜形狀的物體也適用，更為重要的是物體的材質。如果機器人尾巴能夠操縱一種材質的物體（比如說木船），那么它也可以操縱相似材質的漂浮物體。
現在，我們的機器人尾巴只適用于小型、輕型的物體，并只能在低摩擦力的表面完成任務。在將來，我們將會讓它能夠操縱更大、更重的物體，讓它得到更大范圍的應用（比如汽車拉力賽等）。這樣，我們的試驗將會發揮實際意義。
Via：IEEE
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