基于超声悬浮的毫米尺度物体非接触操控

尽管通用机器人操纵器在操控各类物体方面日益强大，但其操控毫米尺度物体的能力通常十分有限。另一方面，超声悬浮装置已被证明可使从聚苯乙烯球到生物体等多种小型物体悬浮。通过控制声学力场，超声悬浮装置能够补偿机器人操纵器的定位不确定性，并控制施加在目标物体上的抓取力。声学悬浮装置的材料无关性及其灵巧操控毫米尺度物体的能力，使其作为一种通用机器人的抓取模式颇具吸引力。在本工作中，我们提出了一种超声非接触操控装置，该装置可附着于任何通用机器人臂或由其实抓取，从而以极少甚至无需修改机器人本身的方式实现毫米尺度操控。该装置能够在声反射表面上执行首个相位控制的拾取动作。将操纵器置于目标物体周围，其可抓取尺寸小于机器人定位不确定度的物体，在机器人移动过程中捕获物体以抵御气流，并灵巧地夹持如花蕾般小巧脆弱的物体。由于基于超声的夹爪具有非接触特性，朝向圆柱内部观察的相机可在无遮挡情况下检视物体，从而便于准确的视觉特征提取。