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柔软的抓手抓住多肉植物。图片来源:哈佛大学微型机器人实验室

科技日报记者 张梦然

当今的大多数机器人抓手依靠嵌入式传感器、复杂的反馈回路或先进的机器学习算法,结合操作员的技能,来抓取易碎或形状不规则的物体。美国哈佛大学工程与应用科学学院研究人员从大自然中汲取灵感,设计了一种新型柔软的机器人抓手。它使用一组细长的触手来缠绕和诱捕物体,类似于水母捕获猎物的方式。该研究近日发表在《美国国家科学院院刊》上。

如果你曾经在街机玩过抓玩具游戏,你就会知道使用机器人抓手抓住物体是多么困难。想象一下,如果尝试从沉船中抓取一块脆弱的濒临灭绝的珊瑚或无价的文物,而不是毛绒填充玩具,那么该“游戏”将是多么令人伤脑筋。

利用柔性机器人的自然顺应性并通过顺应结构对其进行增强,研究人员设计了一种独特的抓手,以及一种能够以最少的规划和感知适应一系列复杂物体的抓取策略。单独的触手或细丝很弱,但细丝集合在一起可抓住并牢固地固定沉重和形状奇特的物体。抓手依靠简单的充气来包裹物体,不需要传感、规划或反馈控制。

抓手的力量和适应性来自于它与试图抓住的物体纠缠在一起的能力。足长的细丝是中空的橡胶管。管子的一侧比另一侧有更厚的橡胶,所以当管子受压时,它会像辫子一样卷曲。

卷发相互打结和缠绕,并与物体相互缠绕,每次缠绕都会增加握持的强度,虽然集体保持力很强,但即使是最脆弱的物体也不会被损坏,而释放物体时,只需将细丝减压。

研究人员通过实验来测试抓手的功效,包括抓起多种植物和玩具。在实际应用中,抓手可抓取农业生产和配送中新鲜软水果和蔬菜、医疗环境中的脆弱人体组织,甚至可抓取玻璃器皿等不规则形状物体。

研究人员表示,这种新的机器人抓取方法补充了现有解决方案,通过用极其顺服且形态复杂的细丝取代需要复杂控制策略的简单传统夹具,这些细丝可通过非常简单的控制进行操作,这种方法扩大了机器人抓手可拾取的范围。

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