模擬水母以柔克剛 觸手機器人可輕易抓取沉重與脆弱物體

當(dāng)今的大多數(shù)機器人抓手依靠嵌入式傳感器、復(fù)雜的反饋回路或先進的機器學(xué)習(xí)算法，結(jié)合操作員的技能，來抓取易碎或形狀不規(guī)則的物體。美國哈佛大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院研究人員從大自然中汲取靈感，設(shè)計了一種新型柔軟的機器人抓手。它使用一組細(xì)長的觸手來纏繞和誘捕物體，類似于水母捕獲獵物的方式。該研究近日發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上。

如果你曾經(jīng)在街機玩過抓玩具游戲，你就會知道使用機器人抓手抓住物體是多么困難。想象一下，如果嘗試從沉船中抓取一塊脆弱的瀕臨滅絕的珊瑚或無價的文物，而不是毛絨填充玩具，那么該“游戲”將是多么令人傷腦筋。

利用柔性機器人的自然順應(yīng)性并通過順應(yīng)結(jié)構(gòu)對其進行增強，研究人員設(shè)計了一種獨特的抓手，以及一種能夠以最少的規(guī)劃和感知適應(yīng)一系列復(fù)雜物體的抓取策略。單獨的觸手或細(xì)絲很弱，但細(xì)絲集合在一起可抓住并牢固地固定沉重和形狀奇特的物體。抓手依靠簡單的充氣來包裹物體，不需要傳感、規(guī)劃或反饋控制。

抓手的力量和適應(yīng)性來自于它與試圖抓住的物體糾纏在一起的能力。足長的細(xì)絲是中空的橡膠管。管子的一側(cè)比另一側(cè)有更厚的橡膠，所以當(dāng)管子受壓時，它會像辮子一樣卷曲。

卷發(fā)相互打結(jié)和纏繞，并與物體相互纏繞，每次纏繞都會增加握持的強度，雖然集體保持力很強，但即使是最脆弱的物體也不會被損壞，而釋放物體時，只需將細(xì)絲減壓。

研究人員通過實驗來測試抓手的功效，包括抓起多種植物和玩具。在實際應(yīng)用中，抓手可抓取農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和配送中新鮮軟水果和蔬菜、醫(yī)療環(huán)境中的脆弱人體組織，甚至可抓取玻璃器皿等不規(guī)則形狀物體。

研究人員表示，這種新的機器人抓取方法補充了現(xiàn)有解決方案，通過用極其順服且形態(tài)復(fù)雜的細(xì)絲取代需要復(fù)雜控制策略的簡單傳統(tǒng)夾具，這些細(xì)絲可通過非常簡單的控制進行操作，這種方法擴大了機器人抓手可拾取的范圍。(科技日報記者 張夢然)

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