模仿大象的软机器人抓手’s trunk

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大自然启发了悉尼新南威尔士大学的工程师开发柔软的面料 机械手 行为就像大象的树干一样，可以抓住，拾取和释放物体而不会损坏它们。

研究人员说，这种多功能技术可以广泛地用于处理易碎物品的行业，例如农业，食品以及科学和资源勘探行业，甚至用于人类救援行动或个人辅助设备。

Thanh Nho Do博士，科学讲师和 新南威尔士大学医学机器人实验室 主任说，如果他的团队获得了行业合作伙伴，则该夹持器将在未来12到16个月内商用。他是这项发明的研究的高级作者，该研究发表于 先进材料技术.

Do与研究的主要作者和博士候选人Trung Thien Hoang，Phuoc Thien Phan，Mai Thanh Thai以及他的合作者Scientia教授Nigel Lovell（生物医学工程研究生院负责人）一起工作。

“我们新的 柔软的面料 夹持器轻巧，扁平，轻巧，甚至可以从狭窄的空心空间中夹持和取回各种物体，例如管内的钢笔。

“该设备还具有增强的实时力传感器，其灵敏度是传统设计的15倍，并且可以检测所需的抓地力，以防止损坏所搬运的物体。

“还有一种热激活机制，可以将抓具主体从柔性改变为刚性，反之亦然，从而使抓具主体能够抓握并保持各种形状和重量的物体，其重量比抓具的质量重达220倍。”

自然启发的机器人

杜说，研究人员在设计柔软的织物抓手时从自然界中获得了灵感。

他说：“诸如大象，蟒蛇或章鱼之类的动物会利用其柔软，连续的结构来抓紧物体，同时增加接触和稳定性，这使它们易于探索，抓握和操纵物体。”

“这些动物之所以能够做到这一点，是因为高度敏感的器官，触摸感以及无刚性骨骼的数千种肌肉的力量共同作用–例如，大象的躯干具有多达40,000块肌肉。

“因此，我们想模仿这些抓地力-抓握和操纵物体是许多机器人必不可少的运动技能。”

现有软机器人抓爪的改进

杜说，研究人员的新型软机器人抓爪是对现有设计的改进，但缺点是限制了它们的应用。

“许多柔软的抓手都是基于爪子或类似人手的结构，并带有多个向内弯曲的手指，但这使它们不适合抓握形状怪异，沉重或笨重的物体，或小于或大于抓手开口的物体。”说过。

“许多现有的软爪也缺乏感官反馈和可调节的刚度功能，这意味着您不能在易碎物品或受限环境中使用它们。

“我们的技术可以抓住细长的物体，并从狭窄的狭窄空间中将它们取回，还可以钩住物体上的孔以将它们捡起，例如杯子把手。”

主要作者Trung Thien Hoang说，研究人员的制造方法也很简单且可扩展，可以轻松制造不同尺寸和体积的抓手-例如，一米长的抓手可以处理直径至少300毫米的物体。

在测试过程中，重量为8.2克的夹持器原型可以举起1.8公斤的物体，是夹持器的220倍以上’质量-原型车长13厘米，可以包裹直径30毫米的物体。

Lovell说：“我们使用了涉及计算机服装工程的制造过程，并应用了新设计的基于高灵敏度液态金属的触觉传感器来检测所需的抓地力。

“夹持器的平坦连续体还可以使其在包裹物体的同时与表面形成出色的接触，同时增加了夹持力。

“此外，夹持器将结构从柔性更改为刚性的整个加热和冷却周期不到半分钟，这是迄今为止最快的报告。”

集成机械臂和触觉

Do已成功为新的夹持器申请了临时专利，并且已成功将该技术作为完整的设备进行了测试和验证。

他预计，如果找到行业合作伙伴，该夹具将在未来12到16个月内商用。

“现在我们的目标是优化集成材料，开发闭环控制算法，并将抓具集成到机械臂的末端，以自动抓握和操纵对象，” Do说。

“如果我们能够实现这些后续步骤，则无需手动抬起夹持器，这将有助于处理非常重的物体。

“我们还在努力将抓具与我们最近宣布的可穿戴式触觉手套设备结合在一起，这将使用户能够远程控制抓具，同时体验物体的感觉。”

编辑’s Note: 这篇文章是从 悉尼新南威尔士大学.

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UNSW软机器人抓爪不是’独自从大象身上汲取灵感’s trunk. Festo’您可以在下面的视频中查看的s仿生处理助手也以大象为原型’s trunk.