苏黎世联邦理工研究人员开发出3D打印仿生机械手，灵活度堪比人类手掌

导读：增材制造与医疗领域之间的协同效应正在显著增长。从制作3D 打印血管和植入物到制造药丸形式的药物，这些应用正在不断扩展，并引发医疗领域的变革。

2023年8月22日，南极熊获悉，苏黎世联邦理工学院的研究人员在机器人领域取得了突破性进展，推出了“FaiveHand”，这是一种通过 3D 打印生产的肌腱控制机器人手。他们与马克斯·普朗克苏黎世联邦理工学院学习系统中心合作，旨在开发一种高度模仿人类手掌特征的机械手装置。因此，Faive Hand 与人类的手掌非常相似，使其能够为我们执行日常任务，包括家务活。

△3D 打印的Faive Hand，带有肌腱和拇指关节（照片来源：苏黎世联邦理工学院）

苏黎世联邦理工学院致力于医疗领域的创新。例如，他们的研究人员此前已经推出了使用3D 打印真菌创建的皮肤，以及具有实时监控功能的精制鞋垫。

△带有由压电元件制成的导电轨道和传感器的 3D 打印鞋垫

这种类人手装置因其流畅且不受限制的运动而引人注目，使其能够精确地执行复杂而熟练的活动。与基于模型的传统控制方法相比，科学家在这种情况下选择了强化学习（RL）。强化学习特别适合复杂且逼真的机器人配置，以Faive Hand为例，它需要细致而精致的动作和属性。Faive Hand 是在软机器人实验室内构思的，通过 3D 打印制造并由伺服电机驱动。

Faive Hand多功能人形机器人手的开发与传统工业夹具一样，经济高效且易于使用，其技术特点包括：

• 16个直流伺服电机
• 重量轻（0.8公斤）
• 高负载能力（10 公斤）
• 硅胶垫可实现顺应抓握
• 关节脱位
• 所有关节的位置传感
• 所有指尖均具有触觉力感应
• 基于手势的控制
• 用于安装在机器人手臂上的标准法兰（DIN . ISO 9409-1-A50）
  

弥合人与机器之间的差距

在这项装置创新中，研究人员通过结合滚动接触接头，引入了无固定轴旋转的可能性。然而，这可能会在管理和可操作性方面带来挑战，这主要是由于其高自由度 (DoF) 设计的复杂性。为了解决这个问题，研究人员正在开发关节角度编码器，以提高转向操作期间的精度和控制。值得注意的是，手的模拟框架及其低级控制器通过强化学习 (RL) 训练促进命令的执行，展示了 IsaacGym 模拟器中成功的技能转移和功能。目前，研究人员不断致力于增强手的功能和性能，从而为人机交互（MMI）的新前景铺平道路。