北卡州立大學(xué)尹杰、黃鶴團(tuán)隊(duì) Nat. Commun.：更柔、更強(qiáng)、更精準(zhǔn)多功能軟機(jī)器手
2023-08-04 來源：高分子科技
傳統(tǒng)的軟機(jī)械抓手對于抓取易碎、超薄、和超重的物體非常有挑戰(zhàn)性，因?yàn)樾枰谌犴樞、?qiáng)度和精度之間進(jìn)行權(quán)衡與取舍。最近，北卡州立大學(xué)的尹杰團(tuán)隊(duì)和黃鶴團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)角度的具有藤狀抓取軌跡的超輕柔、超強(qiáng)和超精準(zhǔn)抓手（圖1a）。該抓手是基于之前的剪紙軟抓手的設(shè)計(jì)并進(jìn)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(xì)地抓取易碎液體（圖1b），也可以抓取載重達(dá)到其自身重量（0.4克）的16000倍的物體（6.4公斤，圖1c），同時(shí)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(fā)絲的厚度一般為80微米），集超輕柔、超強(qiáng)與超精準(zhǔn)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(zhàn)性的抓取物體總結(jié)，如細(xì)纖維、薄片、活魚、布丁、生蛋黃、番茄醬、泡沫、水滴等等。
由于該設(shè)計(jì)與材料和尺寸無關(guān)，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(shí)這種抓手也非常便于與機(jī)器人手臂和假肢進(jìn)行集成，無需額外的電源、驅(qū)動(dòng)器以及傳感器等， 可以很好的輔助完成各種極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)，比如采摘葡萄（圖1f）、拉拉鏈、疊衣服和翻書（圖3）等。這項(xiàng)工作展示了在各種極端情況下表現(xiàn)出色的軟抓手，比如抓取果凍布丁、魚子醬、藥片、廢棄醫(yī)療針頭、SD卡、以及水母等（圖2）。具有廣泛的潛在應(yīng)用前景，比如農(nóng)業(yè)采摘、食品加工、假肢、生物醫(yī)學(xué)、微創(chuàng)手術(shù)和深海探索等。
圖3 多功能剪紙抓手與機(jī)械臂以及假肢的簡單集成用于處理各種挑戰(zhàn)性的抓取任務(wù)
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-39741-6
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（責(zé)任編輯：xu）
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