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一种新型机器人手可以在不移动手指的情况下弹钢琴

了解这款创新型机器人骨架手如何利用被动动力学来模仿人类的灵巧性,并演奏各种音乐风格。

作者:Bill Andrews
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机器人手放在钢琴上。图片来源:Josie Hughes

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万圣节可能已经过去了,但《圣诞夜惊魂》证明你可以将这个恐怖的节日与“一年中最美好的时光”结合起来,创作出美妙的音乐。考虑到这一点,我们展示了一只机器人手,形状像人的骨架,可以演奏铃儿响叮当。

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图片来源:Josie Hughes

为了引用一句俄罗斯谚语,奇迹不在于机器人骨架手弹得好,而在于机器人骨架手居然能弹。这是剑桥大学一个机器人实验室的最新作品,其意义比乍看起来要大。

必须给它点个赞

这款新手,今天在《科学机器人学》中描述,再现了手腕以下最重要的 ​​人类结构:骨骼和韧带。这个东西实际上有具有可调节刚度的关节,产生了一种仅通过“被动”动力学即可演奏各种音符的设备——手指本身不会移动,但它们会根据遇到的情况做出不同的反应。

基本上,机器人手只在手腕和手臂水平移动,其运动技能由标准机器人手臂附件提供。骨骼手指对钢琴键的反应不同,这取决于其关节的刚度以及它们在琴键上的放置方式。因此,这种单手设计,通过各种材料一次性 3D 打印而成,可以演奏各种音乐风格:断奏单指技巧、受 Fats Waller 启发的爬行低音线,以及研究人员亲切地称之为乔治·格什温的《蓝色狂想曲》开头的滑音。

图片来源:Josie Hughes

今天弹钢琴,明天改变世界

这种来自单个被动系统的多样性——比为每个单独的手指供电的系统更简单、更节能——这就是为什么我们可以原谅机器人手的手指失误。一个不同的系统可能在单独的音符上更准确,但这一个更通用,并且能够进行更微妙的动作。“这种方法允许打印一个被动的人形手,它提供了再现复杂的人类手部能力的能力,”作者写道,“并展示了其他传统机器人无法执行的手部行为。”

最终,弹钢琴只是对任何足够先进的人类灵巧性展示的替代。它是一项具有明显实际应用的技术,从改进的假肢设计(包括,是的,手部设计)到任何需要对自动化流程进行精确控制的行业(例如制造或存储)的应用。而且,正如作者指出的那样,他们的研究甚至可以通过“构建探索生物设计和功能的仿生机器人”来帮助生物学家更好地理解动物解剖学。

所以让我们对机器人手在钢琴上的表现宽容一些。我们只需要给技术发展的时间——正如任何一个优秀的音乐家都知道的那样,提高的唯一方法就是练习、练习、再练习。

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