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        “蛇型”機械抓取器誕生

        2020-12-25 02:54:33
        海外星云 2020年16期
        關鍵詞:新南威爾士章魚觸覺

        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?!按笙蟆Ⅱ呋蛘卖~之類的動物會利用其柔軟、連續(xù)的身體結(jié)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4萬塊肌肉?!盩hanh Nho Do博士介紹說。

        Thanh Nho Do博士是新南威爾士大學Scientiai井師兼醫(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(nèi)的一支筆?!彼f,“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(zhì)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?!?/p>

        因為具有靈活的機械結(jié)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(jié)構,帶有多個向內(nèi)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?!盩hanh Nho Do介紹說,“許多現(xiàn)有的軟抓手也缺乏感官反饋和可調(diào)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(nóng)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個月~16個月內(nèi)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?qū)崿F(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?!彼f,“我們還致力于將其與可穿戴式觸覺手套設備結(jié)合,這將使用戶可以遠程控制抓爪并感知到抓取的對象?!保ㄕ悦馈渡羁萍肌罚?(編輯/克珂)

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