『蛇型』 机械抓取器诞生灵感来自象鼻，可抓取比自身重二百倍的物体

该抓取器示范

近日，悉尼新南威尔士大学的团队研发了一种柔软的织物机械抓取器，它可以像象鼻一样抓取和释放物体而不会将其损坏。

机械抓取器是一种仿生工具，它的外形酷似一条蛇，设计灵感来自于研究人员对自然界中诸如大象、蟒蛇、章鱼等动物肢体行为的观察。“大象、蟒蛇或章鱼之类的动物会利用其柔软、连续的身体结构来抓紧物体，同时增加接触的稳定性，使它们易于探查、抓握和操控物体。这些动物之所以能够做到这一点，是因为它们有高度敏感的触觉以及成千上万块没有坚硬骨骼的肌肉，例如象鼻就有多达4万块肌肉。”Thanh Nho Do博士介绍说。

Thanh Nho Do博士是新南威尔士大学Scientia讲师兼医疗机器人实验室主任，也是研发团队的成员之一，他本月在 Advanced Materials Technologies发表文章介绍了这一新科技。

“我们的新型织物抓取器细小、扁平、轻巧，可以从狭窄的空间抓取各种物体，例如管内的一支笔。”他说，“该设备带有强化的实时压力传感器，其灵敏度是传统设计的15倍，可以检测所需的抓力，以防止损坏所抓取的物体。它还配备一种热激活装置，可以将刚硬的物体变软，也可以使柔软的物体变硬，以便更好地抓握并保持其形状。抓手工具可以抓取比其自身质量重220倍的物体。”

在测试过程中，重8.2克、长13厘米的抓取器可以举起1.8公斤的物体，将直径30毫米的物体包裹起来。

许多软抓手的设计基于爪子或类似人手的结构，带有多个向内弯曲的手指，所以不适合抓握形状复杂、沉重或与抓手开口不匹配的物体

软抓手

团队的另一位成员Nigel Lovell教授说：“我们使用了涉及计算机服装工程的制造过程，并采用了新设计的、高度灵敏的、基于液态金属的触觉传感器来检测所需的抓力。抓取器将物体从柔性变为刚性的加热和冷却周期还不到半分钟，这是迄今为止最快的速度。”

因为具有灵活的机械结构和强大的承重能力，“蛇型”抓取器可以克服现有抓手工具的缺陷，完成传统工具不能完成的任务。

“许多软抓手的设计基于爪子或类似人手的结构，带有多个向内弯曲的手指，所以不适合抓握形状复杂、沉重或与抓手开口不匹配的物体。”Thanh Nho Do介绍说，“许多现有的软抓手也缺乏感官反馈和可调节的刚度功能，这意味着不能使用它们抓取易碎物品或在狭窄环境中使用。”

由于具备高灵敏度、柔软、灵活等特性，这种新科技可以广泛地用于处理易碎物品的行业，例如农业、食品和资源勘探行业，甚至在救援活动中也可以发挥作用。目前，Do博士已成功测试了该设备并申请了临时专利。他预计，若找到商业合作伙伴，抓取器将在未来的12个月～16个月内投入商用。

“我们现在的目标是优化集成材料，开发闭环控制算法，并将抓取器集成到机械臂的末端，以自动抓握和操纵对象。如果我们能够实现这些后续步骤，则无需手动抬起抓取器，这将有助于处理那些非常重的物体。”他说，“我们还致力于将其与可穿戴式触觉手套设备结合，这将使用户可以远程控制抓爪并感知到抓取的对象。”