『蛇型』 機械抓取器誕生靈感來自象鼻，可抓取比自身重二百倍的物體

該抓取器示范

近日，悉尼新南威爾士大學的團隊研發了一種柔軟的織物機械抓取器，它可以像象鼻一樣抓取和釋放物體而不會將其損壞。

機械抓取器是一種仿生工具，它的外形酷似一條蛇，設計靈感來自于研究人員對自然界中諸如大象、蟒蛇、章魚等動物肢體行為的觀察。“大象、蟒蛇或章魚之類的動物會利用其柔軟、連續的身體結構來抓緊物體，同時增加接觸的穩定性，使它們易于探查、抓握和操控物體。這些動物之所以能夠做到這一點，是因為它們有高度敏感的觸覺以及成千上萬塊沒有堅硬骨骼的肌肉，例如象鼻就有多達4萬塊肌肉。”Thanh Nho Do博士介紹說。

Thanh Nho Do博士是新南威爾士大學Scientia講師兼醫療機器人實驗室主任，也是研發團隊的成員之一，他本月在 Advanced Materials Technologies發表文章介紹了這一新科技。

“我們的新型織物抓取器細小、扁平、輕巧，可以從狹窄的空間抓取各種物體，例如管內的一支筆。”他說，“該設備帶有強化的實時壓力傳感器，其靈敏度是傳統設計的15倍，可以檢測所需的抓力，以防止損壞所抓取的物體。它還配備一種熱激活裝置，可以將剛硬的物體變軟，也可以使柔軟的物體變硬，以便更好地抓握并保持其形狀。抓手工具可以抓取比其自身質量重220倍的物體。”

在測試過程中，重8.2克、長13厘米的抓取器可以舉起1.8公斤的物體，將直徑30毫米的物體包裹起來。

許多軟抓手的設計基于爪子或類似人手的結構，帶有多個向內彎曲的手指，所以不適合抓握形狀復雜、沉重或與抓手開口不匹配的物體

軟抓手

團隊的另一位成員Nigel Lovell教授說：“我們使用了涉及計算機服裝工程的制造過程，并采用了新設計的、高度靈敏的、基于液態金屬的觸覺傳感器來檢測所需的抓力。抓取器將物體從柔性變為剛性的加熱和冷卻周期還不到半分鐘，這是迄今為止最快的速度。”

因為具有靈活的機械結構和強大的承重能力，“蛇型”抓取器可以克服現有抓手工具的缺陷，完成傳統工具不能完成的任務。

“許多軟抓手的設計基于爪子或類似人手的結構，帶有多個向內彎曲的手指，所以不適合抓握形狀復雜、沉重或與抓手開口不匹配的物體。”Thanh Nho Do介紹說，“許多現有的軟抓手也缺乏感官反饋和可調節的剛度功能，這意味著不能使用它們抓取易碎物品或在狹窄環境中使用。”

由于具備高靈敏度、柔軟、靈活等特性，這種新科技可以廣泛地用于處理易碎物品的行業，例如農業、食品和資源勘探行業，甚至在救援活動中也可以發揮作用。目前，Do博士已成功測試了該設備并申請了臨時專利。他預計，若找到商業合作伙伴，抓取器將在未來的12個月～16個月內投入商用。

“我們現在的目標是優化集成材料，開發閉環控制算法，并將抓取器集成到機械臂的末端，以自動抓握和操縱對象。如果我們能夠實現這些后續步驟，則無需手動抬起抓取器，這將有助于處理那些非常重的物體。”他說，“我們還致力于將其與可穿戴式觸覺手套設備結合，這將使用戶可以遠程控制抓爪并感知到抓取的對象。”