軟體抓手真厲害

你聽說過有這樣的抓手嗎，可以快速抓住活魚、魚卵、水豆腐、蒲公英、比頭發(fā)絲還細(xì)的線……更了不起的是，這些被抓物體還“毫發(fā)無傷”。這就是我國科學(xué)家最近開發(fā)的多孔磁性軟體抓手，能夠適應(yīng)形狀和大小各異的物體，像章魚爪子一樣輕柔包裹住目標(biāo)。它能在70毫秒內(nèi)完好無缺地抓住上拋的去殼鵪鶉蛋，它抓取的斑馬魚卵在存活、發(fā)育以及成魚后的運動活力方面均無顯著改變。

高抓取力和柔軟性

如此厲害的多孔磁性軟體抓手由兩片長方形磁鐵組成，磁鐵既柔軟又有彈性，且表面和內(nèi)部有很多小孔。多孔磁性軟體抓手的另一個主要材料是硅膠，硅膠中分散著微米級的磁性顆粒，即磁粉，形成了磁性硅膠復(fù)合材料。當(dāng)外部磁場作用時，多孔磁性軟體抓手中的磁性顆粒就會響應(yīng)，使得抓手在磁場中變形，這樣就可以抓住物體；當(dāng)關(guān)閉磁場或施加相反方向的磁場，多孔磁性軟體抓手便會打開，釋放物體。

為使多孔磁性軟體抓手同時保持高抓取力和柔軟性，研究人員在磁性硅膠中造孔。然而，在材料合成過程中，兼顧高磁粉含量與較大孔隙率，是一個極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。經(jīng)過多次嘗試，研究人員最終選定了固體模板分解造孔法，使用可分解的固體材料形成所需要的孔隙。造孔劑為碳酸氫銨，它在加熱過程中會分解為氣體，從而可以在高磁粉含量的抓手中形成豐富的孔隙結(jié)構(gòu)。

正是憑借多孔結(jié)構(gòu)，它變得更柔、更軟、更強，而且能夠適應(yīng)復(fù)雜或形狀不斷變化的物體，提供了比傳統(tǒng)機械抓手更可靠的抓取方案，特別是在快速抓取脆弱的生物活體時更為有效。

多領(lǐng)域顯身手

多孔磁性軟體抓手具有很強的創(chuàng)新性和先進(jìn)性，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，如細(xì)胞操作、野外生物樣本收集等方面，展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。比如，需要研究海里的某種魚或草原上的小動物時，就可以通過軟體抓手對它們進(jìn)行無傷捕獲。軟體抓手與移動機器人集成，能夠?qū)崿F(xiàn)對小雞的溫和抓取與定點移動。同時，這款抓手為醫(yī)療微操作器械的創(chuàng)新提供了新的可能性。

研究團(tuán)隊還開發(fā)了可遠(yuǎn)程操作的磁性軟體抓手，克服了傳統(tǒng)磁驅(qū)動抓手對大型電磁場線圈的依賴，更有利于與移動平臺相結(jié)合，從而適用于更廣泛的應(yīng)用場景。

接下來，科學(xué)家希望開發(fā)一種集成驅(qū)動和傳感功能的、利用3D打印技術(shù)實現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的快速制造，進(jìn)一步提高軟體抓手的性能，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。例如，巧妙地將軟體抓手與人形機器人結(jié)合，借助已有的移動機器人集成技術(shù)，實現(xiàn)更貼近生活場景的仿人手應(yīng)用。