开源机器人硬件是如何加速研究和创新的

荔枝冰糖葫芦 @ 2017.03.25 , 11:00 上午

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最新一期《IEEE机器人与自动化杂志》对开源机器人硬件及其对机器人领域的影响进行了专题报道。在过去几年里，我们已经看到一些开源软件平台，比如Robot Operating System (ROS)、Gazebo、OpenCV等，在帮助研究人员和公司更好、更快搭建机器人系统方面发挥了巨大作用。那么，同样的事情会发生在机器人硬件上吗？

机器人学者、《IEEE机器人与自动化杂志》主编 Bram Vanderborght认为，开源硬件已在发挥作用。Bram解释说，多亏类似3D打印机、激光切割机、模块化开放电子套件以及其他快速原型和制造技术，搭建机器人硬件已经变得越发容易。然而，与开源机器人软件相比，“开源机器人硬件需要花更长的时间才能迎头赶上”，他指出，“有几个充分利用了这些新型快速原型设计方法的例子，令人印象深刻。”

使机器人硬件更实惠、更通用和“标准化”，对于机器人领域来说是非常重要的。作为这期专刊的特邀编辑， Aaron Dollar、Francesco Mondada、Alberto Rodriguez、Giorgio Metta几位解释说：

在机器人领域，特别是对于研究应用而言，可用的合乎需要的硬件平台还比较缺乏。适用于先进应用的系统寥寥无几，非常昂贵且不耐用。再加上一些其他原因，造成市场上可用硬件的创新速度非常缓慢，而且这个市场份额一直很小、产品开发周期却很长。可以简单、低成本地制造出有效的开源硬件，不但可以显著降低成本，增加产量，而且可以大大提高可用硬件的创新程度和定制化水平。

这期杂志专刊的文章深入介绍了7个开源机器人硬件项目(除此之外当然还有很多值得一提的平台，比如TurtleBot、iCub和其他等等)，将在下周早些时候在IEEE Xplore 上提供(届时我们将提供链接)。现在，让我们对这期专刊上的项目先睹为快，包括机器手的机构设计、触觉传感介质乃至完整的机器人系统等等。

图注翻译：

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1：耶鲁大学OpenHand项目欠驱动四指机器手(安装在WAM机械臂上)设计原型。

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2：Yale OpenHand项目提出了多种机械手设计，其共性是都使用了相似的、极度简化的本体设计和欠驱动手指。型号T42(图a)适用于更灵巧的任务；型号T(图b)用于顺应性力抓取(power-grasping)；型号O(图c)可在力抓取与球面抓握(spherical grasping)模式之间进行切换。

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3：基于Yale OpenHand项目型号O设计的机械手，可在力抓取(power-grasping)、球面抓握(spherical grasping)和侧向抓握(lateral grasping)三种模式之间切换。这一机械手的机构拓扑在市面上的商用机械手中很常见。

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4：密歇根大学安娜堡大学的BigANT项目专注于利用平板和强化挠曲(PARF)制造技术(一种低成本的快速制造技术)开发以米为尺度的六足机器人。部分迭代设计如图：(a)底盘#1，(b)底盘#2，(c)底盘#3，(d)底盘#5。

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5： BigANT底盘#7可成功在户外地形行进。

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6：BigANT的腿部机构如图所示，(a)站立姿势，(b)(d)摆动姿势(前视图)，(c)(e)摆动姿势(侧视图)。驱动的连杆(灰色)由电机驱动作圆周运动。

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7：比萨大学的自然机械运动计划(NMMI)和意大利技术研究所专注于一个模块化的开放式平台，用于快速、轻松地对对全驱软体机器人进行原型设计。

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8：一系列利用NMMI平台构建的结构：(a)身体躯干，(b)手-臂系统，(c)工业机器人，(d)锤子，(e)蜘蛛，(f)蛇。其应用包括操作(manipulation)、运动、义肢和工业应用。

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9：哈佛大学软体机器人工具包(SRT)提供了关于设计、制造和特征化软体机器人系统的详细信息。一些典型项目包括用于检测和减轻震动的手套(图b)；一个基于执行器的拖鞋(图d)；利用燃烧过程供能的软体执行器(图g)

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10：WoodenHaptics是一个开源机器人硬件套件，可以用来设计空间触觉介质。球状手柄的运动对应于屏幕上呈现的球的运动，并且虚拟碰撞力被反映在球状手柄上。

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11：Thymio project开发了一套成熟的、量产的开源机器人硬件。这个移动机器人平台(图a)上搭载了大量传感器、灯光和输入系统(图b)。

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12：来自根特大学和比利时的布鲁塞尔大学的一个团队开发了社会机器人Ono(如上所示)和社交机器人开放平台(Opsoro)设计工具包。

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13：10个利用Opsoro工具包设计的社会机器人。这是由根特大学和比利时布鲁塞尔大学的研究人员组织的学生课程的一部分。

本文译自 IEEE，由 荔枝冰糖葫芦 编辑发布。

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