智东西（公众号：zhidxcom）
编 | 林卓玮

智东西11月10日消息，德国研究团队在IEEE上发布了一项最新研究成果，仿人机械臂在结合了SNN脉冲神经网络之后，能够抓、握、捏不同形状、大小、硬度的东西，如塑料瓶、软球、网球、海绵、玩具鸭等。

目前的机械臂大多是二指、三指夹持器，这种夹持器多适用于大规模机械生产，但不大能满足抓取日常生活用品的需求。

此外，以往的机械臂通常基于预设参数运行，前期运算工作相当庞杂，且无法进行自主判断和智能抓取，动作笨拙、机械。

这项研究通过对人类生理机制的模仿，巧妙地将脉冲神经网络融入五指机械臂，赋予了机械臂自主判断反应的能力，打开了仿人机械臂灵活应用于生活场景的可能性。

今年10月26日，这项研究成果被发表在IEEE上，名为《使用融合脉冲神经的仿人机械臂实现软抓取（Soft-grasping with an anthropomorphic robotic hand using spiking neurons）》。

▲《使用融合脉冲神经的仿人机械臂实现软抓取（Soft-grasping with an anthropomorphic robotic hand using spiking neurons）》一文发布在IEEE官网

他们将SNN（Spiking Neural Network，即脉冲神经网络）嵌入全球最大夹具厂商Schunk的SVH五指灵巧臂中，Schunk SVH五指灵巧臂在不知道物品形状、大小和硬度的情况下，成功自主抓、握、捏住各类物品，如塑料瓶、软球、网球、海绵、玩具鸭、气球、笔、包装纸巾等。

在人类看来极其简单的手指动作，其实涉及一套相当复杂的神经网络，这套系统经过几百万年的时间才最终演变成型。

脉冲神经网络，正是人类精巧双手背后的关键所在。十亿个神经元网络通过数万亿个突触相互连接，通过脉冲交换和传递信息。

科学家们奋力研究脉冲神经网络，不仅是为了改善机械臂功能，更是想通过模拟试验破解大脑运作的奥秘。

研究人员将若干个子网络组成的SNN植入五指灵巧臂，其中一个子网络负责控制单根手指的屈伸，另一个子网络则负责整体的抓握动作，决定机械臂何时应该执行捏、抓、握的动作。

每根手指都内置有神经回路。通过判断马达电流大小和关节移动快慢，神经回路可以有效检测接触物体，并激活控制器调节手指施力的大小。这样一来，在物体移动、形变的情况下，该系统也能灵活作出相应调整。

▲基于SNN系统开发的仿人机械臂成功抓起了气球

“这样一来，机械臂便可根据物体形状、硬度、大小灵活应变，作出合适的抓握动作。”研究员Tieck表示，他是该论文的第一作者。

Tieck还透露了下一步的研究计划，“我们接下来要做的便是将手臂动作融入SNN，同时录入实景摄像头携带的视觉信息，此外我们还打算在手部加入触觉传感器。”

同时，Tieck谈到，这项研究的最终目的是开发出“一个可以像人类一样做出抓取动作的系统，这个系统无需提前规划接触点，也不用进行繁杂的稳定性分析，便可通过视觉和触觉反馈实现对不同物体的抓取。”

文章来源：IEEE Spectrum

《使用融合脉冲神经的仿人机械臂实现软抓取（Soft-grasping with an anthropomorphic robotic hand using spiking neurons）》原文链接：

https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=9240049

https://zhidx.com/p/243586.html