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南京姑娘发明软体机器人手,在美获奖2019/11/05
    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。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“软体机器人手”的机械抓手,可以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1万美元的奖励。最近,这项发明已通过美国专利商标局的专利申请。

现代快报+/ZAKER南京记者陈彦琳

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,她发明的是一种柔软的机器人手,可以放在现有的机器人手臂上,用于从仓库货架上取货和包装产品。

水果、蛋糕、纸巾盒、鸡蛋、罐头、乐高积木……软体机器人的“手”,可以轻易地将各类物体包裹住,再运送到指定位置。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。

2016年,陶玮佳在伍斯特理工学院读研期间,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,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,但操作没那么容易。软体抓手真正成型花了近一年半的时间。陶玮佳说,在这个过程中,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较常用的方式,但是有很多问题,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进行驱动,让液压机器人抓手更新换代成为电机机器人抓手。“不过使用电机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,能灵活地抓取物体。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,多次改良,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AlbaKalenian为纪念已故丈夫、发明家AramKalenian而设立的竞赛,旨在支持创新思想或开发商业产品。

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像手一样包裹住物体并抓取,应用于仓储物流行业。它可以执行需要具有良好运动技能的任务,例如将一个个甜甜圈分别包装到盒中,可以抓住鸡蛋而不会压碎它。”

陶玮佳告诉现代快报记者,她把获得的奖金用在组件上,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。

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,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,陶玮佳打趣道,自己从小就迷恋机械,对于各种电器充满好奇,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女孩不太一样,爱玩男孩们喜欢的机器人、琢磨各种机械的东西。“不过我们非常支持她的兴趣爱好,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。她和同学们的项目在全国比赛中名列前茅。从那时开始,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人受益。在我心里,这是非常有意义的事。我希望能深耕这个领域。”(现代快报)

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