北卡州立大學尹杰、黃鶴團隊 Nat. Commun.：更柔、更強、更精準多功能軟機器手
2023-08-04 來源：高分子科技
傳統的軟機械抓手對于抓取易碎、超薄、和超重的物體非常有挑戰性，因為需要在柔順性、強度和精度之間進行權衡與取舍。最近，北卡州立大學的尹杰團隊和黃鶴團隊設計了一種基于剪紙的新型軟抓手可以使得魚與熊掌兼得。他們最新研究了一種通過利用設計角度的具有藤狀抓取軌跡的超輕柔、超強和超精準抓手（圖1a）。該抓手是基于之前的剪紙軟抓手的設計并進行了大幅度的改良。因此新的抓手既能夠在最小接觸壓力（0.05千帕）下精細地抓取易碎液體（圖1b），也可以抓取載重達到其自身重量（0.4克）的16000倍的物體（6.4公斤，圖1c），同時也能在平面上精確地抓取厚度僅為4微米的薄片和直徑為2微米的微纖維（頭發絲的厚度一般為80微米），集超輕柔、超強與超精準于一身，并且都具有極高的成功率。
圖1：多功能剪紙抓手可以輕易抓起各種易碎物品如液滴以及超過自重16000倍的砝碼。也可以拓展到植物葉子無損抓手以及與假肢集成摘葡萄等。
圖2：各種具有挑戰性的抓取物體總結，如細纖維、薄片、活魚、布丁、生蛋黃、番茄醬、泡沫、水滴等等。
由于該設計與材料和尺寸無關，所以甚至可以使用天然葉子制作成為可生物降解的無損傷抓手（圖1d），比如抓取易碎的蒲公英以及草莓（圖1e-圖2d）等。同時這種抓手也非常便于與機器人手臂和假肢進行集成，無需額外的電源、驅動器以及傳感器等， 可以很好的輔助完成各種極具挑戰性的任務，比如采摘葡萄（圖1f）、拉拉鏈、疊衣服和翻書（圖3）等。這項工作展示了在各種極端情況下表現出色的軟抓手，比如抓取果凍布丁、魚子醬、藥片、廢棄醫療針頭、SD卡、以及水母等（圖2）。具有廣泛的潛在應用前景，比如農業采摘、食品加工、假肢、生物醫學、微創手術和深海探索等。
圖3 多功能剪紙抓手與機械臂以及假肢的簡單集成用于處理各種挑戰性的抓取任務
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-39741-6
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（責任編輯：xu）
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