模仿大象鼻子的柔軟機械手
大自然啟發了悉尼新南威爾士大學的工程師開發了一種柔軟的織物機器人抓手,其行為就像大象的鼻子一樣,可以抓住,拾取和釋放物體而不會損壞它們。研究人員說,這種多功能技術可以廣泛地用于處理易碎物品的行業,例如農業,食品以及科學和資源勘探行業,甚至用于人類救援行動或個人輔助設備。Scientia講師兼新南威爾士大學醫學機器人實驗室主任Thanh Nho Do博士說,如果他的團隊獲得了行業合作伙伴的支持,該夾持器將在未來12到16個月內上市。他是發表在《先進材料技術》上的一項具有這項發明的研究的高級作者。Do與研究的主要作者和博士候選人Trung Thien Hoang,Phuoc Thien Phan,Mai Thanh Thai以及他的合作者Scientia教授Nigel Lovell(生物醫學工程研究生院負責人)一起工作?!拔覀兊男滦腿彳浛椢镒ナ旨缺∮直馄?,輕巧,甚至可以從狹窄的中空空間抓取并取回各種物體,例如管內的筆,” Do說?!霸撛O備還具有增強的實時力傳感器,其靈敏度是傳統設計的15倍,并且可以檢測所需的抓地力,以防止損壞所搬運的物體?!斑€有一種熱激活機制,可以將抓具主體從柔性變為堅硬,反之亦然,從而使抓具主體能夠抓持各種形狀和重量的物體,其重量比抓具的質量重達220倍?!弊匀粏l的機器人杜說,研究人員在設計柔軟的織物抓手時從自然界中獲得了靈感。他說:“諸如大象,蟒蛇或章魚之類的動物會利用其柔軟,連續的結構來抓緊物體,同時增加接觸和穩定性,這使它們易于探索,抓握和操縱物體?!薄斑@些動物之所以能夠做到這一點,是因為高度敏感的器官,觸摸感以及無剛性骨骼的數千種肌肉的力量共同作用–例如,大象的軀干具有多達40,000塊肌肉?!耙虼?,我們想模仿這些抓地力-抓握和操縱物體是許多機器人必不可少的運動技能?!爆F有軟機器人抓爪的改進杜說,研究人員的新型軟機器人抓爪是對現有設計的改進,但缺點是限制了它們的應用?!霸S多柔軟的抓手都是基于爪子或類似人手的結構,并帶有多個向內彎曲的手指,但這使它們不適合抓握形狀怪異,沉重或笨重的物體,或小于或大于抓手開口的物體?!闭f過?!霸S多現有的軟爪也缺乏感官反饋和可調節的剛度功能,這意味著您不能在易碎物品或狹窄環境中使用它們?!拔覀兊募夹g可以抓住細長的物體,并從狹窄的狹窄空間中取回它們,還可以鉤住物體上的孔來撿起它們,例如杯子把手?!敝饕髡逿rung Thien Hoang說,研究人員的制造方法也很簡單且可擴展,可以輕松制造不同尺寸和體積的抓手-例如,一米長的抓手可以處理直徑至少300毫米的物體。在測試過程中,重量為8.2克的抓取器原型可以舉起1.8公斤的物體,是抓取器質量的220倍以上,而長13厘米的原型可以繞直徑30毫米的物體。Lovell說:“我們使用了涉及計算機服裝工程的制造過程,并應用了新設計的基于高靈敏度液態金屬的觸覺傳感器來檢測所需的抓地力?!皧A持器的平坦連續體還可以使它在包裹物體的同時與表面形成出色的接觸,同時增加了夾持力?!按送?,夾持器將結構從柔性更改為剛性的整個加熱和冷卻周期不到半分鐘,這是迄今為止*快的報告?!奔蓹C械臂和觸覺Do已成功為新的夾持器申請了臨時**,并且已成功將該技術作為完整的設備進行了測試和驗證。他預計,如果找到行業合作伙伴,該夾具將在未來12到16個月內商用?!艾F在我們的目標是優化集成材料,開發閉環控制算法,并將抓具集成到機械臂的末端,以自動抓握和操縱對象,” Do說?!叭绻覀兡軌驅崿F這些后續步驟,則無需手動抬起夾持器,這將有助于處理非常重的物體?!拔覀冞€在努力將抓具與我們*近宣布的可穿戴式觸覺手套設備結合在一起,這將使用戶能夠遠程控制抓具,同時體驗物體的感覺?!?