雙十一就要到了，相信物流行業(yè)又要面臨巨大的包裝、運(yùn)輸、配送壓力了。記者近日了解到，25歲的南京姑娘陶瑋佳研發(fā)了一款叫做軟體機(jī)器人手的機(jī)械抓手，該機(jī)械抓手可以幫助在倉庫中撿拾和包裝小物品。這項(xiàng)發(fā)明贏得了美國伍斯特理工學(xué)院卡列尼安獎第一名，陶瑋佳因此獲得10000美元的獎勵。最近，這項(xiàng)發(fā)明已經(jīng)通過美國專利商標(biāo)局的專利申請。
可以抓雞蛋的“抓手”，發(fā)明過程困難重重
南京姑娘陶瑋佳是美國伍斯特理工學(xué)院機(jī)器人工程系的一名畢業(yè)生。11月1日，遠(yuǎn)在美國的陶瑋佳告訴記者，這是一種柔軟的機(jī)器人手，可以將其放在現(xiàn)有的機(jī)器人手臂上，并用于從倉庫貨架上取貨和包裝產(chǎn)品。
水果、蛋糕、雞蛋、肥皂盒、罐頭、樂高積木……各式各樣的物品，通過軟體機(jī)器人的“手”，就能輕易地將物體包裹住，再運(yùn)送到指定的位置。現(xiàn)代快報(bào)記者看到，這個(gè)軟體機(jī)器人構(gòu)造并不復(fù)雜，一個(gè)十字交叉的底座，通過幾根鋼管靈活驅(qū)動，鋼管連接的抓手，有四根硅膠“手指”，看上去像章魚的觸須，非常靈活。
2016年，陶瑋佳在伍斯特理工學(xué)院就讀研究生期間，開始萌發(fā)研究軟體抓手的想法。“上大學(xué)的時(shí)候，就一直在教授的實(shí)驗(yàn)室?guī)兔?，跟著做了很多?xiàng)目。在工業(yè)上，如果想抓取一個(gè)東西，那就得為它的形狀去匹配一個(gè)對應(yīng)的工具。”陶瑋佳說，她和機(jī)械工程學(xué)助理教授卡格達(dá)斯·奧納爾想發(fā)明一個(gè)軟體的抓手，由抓手去適應(yīng)物體，而不是讓物體去匹配特定的抓手。
想法有了，但操作并沒那么容易，軟體抓手真正成型花了將近一年半的時(shí)間。陶瑋佳說，在這過程中，團(tuán)隊(duì)也遇到了很多困難。一開始，他們想做的是利用液壓驅(qū)動手爪去抓取水里的物體。“液壓是一些工業(yè)機(jī)械比較常用的方式，但是有很多的問題，比如操作的時(shí)候要帶上液壓罐，不僅很麻煩，還有漏液等風(fēng)險(xiǎn)。”
之后，陶瑋佳想到用電機(jī)的方式來進(jìn)行驅(qū)動，讓液壓機(jī)器人抓手更新?lián)Q代變成了電機(jī)機(jī)器人抓手。“不過使用電機(jī)也又產(chǎn)生了一個(gè)新問題，怎么用電機(jī)驅(qū)動繩子，讓抓手能完美地抓取物體，需要在內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部連接上做很多設(shè)計(jì)。”
陶瑋佳還提到，一開始設(shè)計(jì)出來的時(shí)候，其實(shí)抓手跟她所想象的也不同。“我的預(yù)想是，抓手像人的手一樣，能靈活的抓取物體。但一開始抓手抓取物體時(shí)，容易因?yàn)檫^度緊繃，導(dǎo)致手指方向扭曲。經(jīng)過教授的指導(dǎo)，多次的改良后，軟體抓手最終誕生。”
發(fā)明參加學(xué)校競賽，一舉拿下一等獎
陶瑋佳所在的伍斯特理工學(xué)院每年都會進(jìn)行卡列尼安獎競賽。這個(gè)競賽設(shè)立于2006年，是 Alba Kalenian為紀(jì)念已故丈夫、發(fā)明家 Aram Kalenian 而設(shè)立的競賽，旨在支持創(chuàng)新思想或開發(fā)商業(yè)產(chǎn)品。
陶瑋佳（右一）在卡列尼安獎競賽中獲得第一名
2017年，陶瑋佳和教授帶著軟體抓手參加了競賽。一開始，陶瑋佳根本沒想到自己能拿獎，入圍競賽就讓她很開心了。“學(xué)校有非常多的實(shí)驗(yàn)室，各種項(xiàng)目都會去申報(bào)，我竟然拿了一等獎，這讓我很受鼓勵。”
“我們的軟體抓手可以抓住包裹手指的任何東西，例如紙巾盒或其他在倉庫中撿拾或包裝的物品。它還可以執(zhí)行需要具有良好運(yùn)動技能的任務(wù)，例如將各個(gè)甜甜圈包裝到盒子中，可以抓住雞蛋而不會壓碎它。”
陶瑋佳告訴現(xiàn)代快報(bào)記者，她把獲得的獎金用于組件上，繼續(xù)開發(fā)機(jī)械抓手，嘗試不同的迭代。“這是我們的第一個(gè)原型，我希望能讓這個(gè)機(jī)械抓手更適應(yīng)其他機(jī)器人手臂，并能夠?qū)⑵涑鍪劢o小型企業(yè)和倉庫，查看其如何執(zhí)行不同的任務(wù)。”
陶瑋佳希望能夠設(shè)計(jì)出不同尺寸的“抓手”，允許針對自定義任務(wù)（例如在倉庫中移動大箱子）使用自定義手柄。“就未來潛力而言，通過使用機(jī)械手在移動機(jī)械臂的幫助下采摘和包裝水果，農(nóng)業(yè)可以從中受益。”她說，機(jī)械手可以使人們免于在裝配線上進(jìn)行重復(fù)性工作，因此他們可以做更多的“創(chuàng)造性”工作，例如編程，培訓(xùn)和維護(hù)機(jī)器人。
近期，陶瑋佳收到美國專利商標(biāo)局的通知。機(jī)械抓手的專利已經(jīng)獲批，目前，這項(xiàng)發(fā)明已經(jīng)在商業(yè)化的進(jìn)程當(dāng)中，并且已經(jīng)有企業(yè)購買。
從小癡迷機(jī)械，立志創(chuàng)新機(jī)器人技術(shù)
談起在機(jī)器人技術(shù)上的創(chuàng)新，陶瑋佳打趣自己從小就像一個(gè)男生一樣，特別迷戀機(jī)械，對于各種電器都充滿了好奇，想知道它們是怎么運(yùn)作的。
陶瑋佳的父親陶先生介紹，女兒從小興趣愛好就和同齡的女孩子有些不同，就愛玩男孩子們愛玩的機(jī)器人，琢磨各種機(jī)械的東西。“不過我們都非常支持她的興趣愛好，并沒有扼殺、制止，而是讓她自己去發(fā)展。我們一直很支持她的決定。”
高中時(shí)，在南京外國語學(xué)校就讀的陶瑋佳，加入了學(xué)校的樂高機(jī)器人興趣小組。他們的項(xiàng)目在全國比賽中名列前茅。那時(shí)候開始，有了些“技術(shù)”的陶瑋佳開始對家里的電器“下手”了，拆拆裝裝都是家常便飯。“收音機(jī)壞了就拆了，看看里頭是什么樣子，電路、電機(jī)是應(yīng)該怎么運(yùn)行的，沒想到也就修好了。”
目前，陶瑋佳在美國的一家創(chuàng)業(yè)公司工作，研究更智能的機(jī)器人解決方案。對于未來的計(jì)劃，她希望能夠繼續(xù)讀博士深造，在機(jī)器人軟體領(lǐng)域進(jìn)行更深入的研究。“機(jī)器人并不是在代替人工，而是在提高生產(chǎn)線的效率，而提高效率會使更多的人受益。在我心里，這是非常有意義的事。我希望能一直從事下去。
