如果你曾經(jīng)在街機上玩過爪子游戲，你就會知道用機器人手爪抓取和握住物體是多么困難。想象一下，如果你試圖從沉船上抓住一個脆弱的瀕危珊瑚或無價的文物，而不是一個填充玩具，那么這個游戲?qū)⒏恿钊藗X筋。

　　現(xiàn)在，大多數(shù)機器人抓取器都依賴于嵌入式傳感器、復雜的反饋回路或先進的機器學習算法，并結(jié)合操作者的技能來抓取易碎或不規(guī)則形狀的物體。但是哈佛大學SEAS工程與應用科學學院的研究人員展示了一種更簡單的方法。

　　受大自然的啟發(fā)，他們設(shè)計了一種新型的柔軟機器人手爪，它使用一系列細觸角來包裹和捕捉物體，類似于水母收集令人眩暈的獵物的方式。單獨，一個單獨的觸手或細絲是脆弱的。然而，細絲的集合可以抓住并牢固地固定沉重且形狀奇怪的物體。手爪依靠簡單的充氣來包裹物體，沒有傳感、規(guī)劃或反饋控制。

　　這項研究發(fā)表在《美國國家科學院院刊》(PNAS)。

　　“通過這項研究，我們希望重新想象我們與物體互動的方式，”凱特琳貝克爾說，她是SEAS大學的前研究生和博士后研究員，也是論文的第一作者?！巴ㄟ^利用軟機器人的自然柔順性，并通過柔順結(jié)構(gòu)增強它，我們設(shè)計了一種抓取和抓取策略，這種策略大于其各部分的總和。這種策略可以用最少的規(guī)劃和感知來適應一系列復雜的對象。”

　　抓具的強度和適應性來自于它能夠纏住它試圖抓住的物體。一英尺長的燈絲是一根中空的橡膠管。管子的一面橡膠比另一面厚，所以當管子受壓時，它會像辮子一樣卷曲，或者在雨天像拉直的頭發(fā)一樣卷曲。

　　卷發(fā)打結(jié)，互相纏繞，每纏繞一次都會增加握的力度。雖然集體握持力很強，但是每一次接觸都很弱，即使是最脆弱的物體也不會受到損傷。要釋放物體，只需解壓細絲。

　　研究人員使用模擬和實驗來測試手爪的功效，并拾取一系列物體，包括各種室內(nèi)植物和玩具。在實際應用中，手爪可以抓取農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和配送中使用的柔軟水果和蔬菜，醫(yī)療環(huán)境中的精致組織，甚至倉庫中的不規(guī)則物體，如玻璃器皿。

　　這種新的抓取方法結(jié)合了教授對纏繞細絲拓撲力學的研究和羅伯特伍德教授對軟機器人抓取的研究。

　　“糾纏使每個高度順從的細絲能夠與目標對象局部一致，從而導致安全而溫和的拓撲抓取，這相對獨立于接觸性質(zhì)的細節(jié)，”論文的聯(lián)合通訊作者Mahadevan，Lola England de Valpine，SEAS應用數(shù)學和有機與進化生物學，以及FAS物理學說。“這種新的機器人抓取方法補充了現(xiàn)有的解決方案，用極其柔順和復雜的細絲取代了簡單的傳統(tǒng)抓手。這些夾鉗需要復雜的控制策略，可以通過非常簡單的控制來操作，”該論文的合著者，工程和應用科學教授Wood，Harry Lewis和Marin mcgrath說?！斑@種方法擴大了機器人手爪可以抓取的范圍。

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