近日，悉尼新南威爾士大學的團隊研發(fā)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(xù)的身體結構來抓緊物體，同時增加接觸的穩(wěn)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 40，000 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(yī)療機器人實驗室主任，也是研發(fā)團隊的成員之一，他本月在 Advanced Materials Technologies 發(fā)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(tǒng)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。

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(tài)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?yōu)閯傂缘募訜岷屠鋮s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(xiàn)有抓手工具的缺陷，完成傳統(tǒng)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(xiàn)有的軟抓手也缺乏感官反饋和可調節(jié)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(huán)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(yè)，例如農業(yè)、食品和資源勘探行業(yè)，甚至在救援活動中也可以發(fā)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(yè)合作伙伴，抓取器將在未來的 12-16 個月內投入商用。

“我們現(xiàn)在的目標是優(yōu)化集成材料，開發(fā)閉環(huán)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(xiàn)這些后續(xù)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。”

責任編輯：lq