德州大學研發FORTE機械手臂 實現易碎食品的精準無損抓取

美國德州大學奧斯汀分校（The University of Texas at Austin）的工程師團隊，近期發表一項名為「脆弱物體抓取觸覺感測」（Fragile Object Grasping with Tactile Sensing, FORTE）的技術，成功開發出能處理極度精緻物品的機器人手臂系統。此項創新旨在克服傳統機器人在處理易碎品時的固有難題，特別是在食品加工與精密製造領域，預示著自動化流程的重大進展。

FORTE機械手臂的設計靈感源自於自然界中魚鰭的鰭條效應，其手指結構採用先進的3D列印技術製造，內部佈置了充氣氣道，這些氣道同時充當了即時觸覺感測器。當機械手臂與物體接觸或抓握時，氣道內的氣壓會隨之變化，這些細微的氣壓波動會被內建的小型感測器即時捕捉，從而為系統提供精確的力量回饋，使其能夠準確判斷施加的力道，並偵測到物體是否發生滑動。這種機制使機器人能夠模擬人類在抓握時所追求的「恰到好處」的壓力，避免過度用力導致物品損壞，或因施力不足而造成滑脫。

研究團隊在廣泛的測試中，驗證了FORTE系統的性能。他們在總共31種不同的物體上進行了實驗，其中包括覆盆莓和洋芋片這類極易受損的食品，以及果醬罐、蘋果等日常用品。實驗數據顯示，FORTE系統在單次抓取任務中的成功率高達91.9%，顯著優於僅依賴視覺回饋的傳統夾爪設計。更值得注意的是，該系統在滑動偵測方面展現了極高的可靠性，能夠以百分之百的精確度偵測到93%的滑動事件，且未出現任何誤判，這在現有的機器人夾爪技術中是一項關鍵的性能提升。

此項技術的突破，在於其快速的滑動感測能力，這是目前少有機器人夾爪能夠達成的功能。德州大學電機與電腦工程助理教授Lillian Chin博士的研究室，透過將觸覺感測器嵌入結構中，使FORTE機械手臂的手指具備了接近人類手部感測器的運作時間尺度。此外，相較於同類裝置，FORTE機械手臂的手指設計更具備耐用性，且其3D列印感測器易於根據特定需求進行客製化調整。

FORTE技術的廣泛應用前景，正受到業界的高度關注。在食品加工業，配備此類觸覺感測器的機器人將能更安全地處理水果、蔬菜或烘焙食品，有效降低因失誤造成的損耗。此外，在醫療照護領域，它可用於精確操作精密儀器或處理易碎的生物樣本。在製造業，對於處理電子產品或玻璃器皿等精密零件的應用也極具潛力。德州大學奧斯汀分校在人工智慧與機器人領域的持續投入，例如其Texas Robotics中心的研究，正致力於讓機器人能在複雜且不可預測的真實環境中，實現更具自主性和精確性的操作。這項FORTE的成果，正是推動機器人從執行大型動作轉向精細、靈巧操作的關鍵一步，為未來工業自動化帶來了更細膩的可能性。