编 | 林卓玮

智东西11月11日，新南威尔士大学的研究团队发明了一种新型缠绕式机器软体抓手，它不仅具有一样平常FEA驱动软爪的上风，整体轻薄、扁平，同时还战胜了传统模型载荷小的技能难题。
据称，这款发明有望在一年至一年半内投入商用。

这款缠绕式软抓自重仅8.2g，不仅能够拾取易碎物品，还能抓取最重为1.8kg（自重的220倍）的重物，而且尤其善于从苗条的管道、沟槽中取物。

此外，它的触觉敏感度达到了常规模型的15倍，还具有实时触觉传感能力。

因其在狭小封闭空间的出色表现，这款抓手在工业易碎物品抓取、狭窄空间探测、油气开拓、野外勘探、抗险救灾、医疗赞助、下水道培植等方面有着相称广泛的运用前景。

机器软爪原型机的抓取能力试验。
A-L展示了原型机通过缠绕的办法抓取物体的表现。
A：滴灌器；B：马克笔；C：圆柱形电钻头收纳盒；D：塑料三脚架；E：螺丝刀；F：超级胶水瓶；G：锯子；H：锤子；I：柠檬草；J：黄瓜；K：葡萄；L：540mm长试管。
M、N、O展示了原型机在封闭空间内抓取马克笔、螺丝刀和金属板手的表现。
P、Q、R展示了原型机勾取物体的表现。

一、大幅提升现有软爪载荷温柔应性

近年，随着材料科学、化学和工学等学科研究的不断精进和打破，机器人研究领域衍生出了一个新的门类——软体机器人。

相较于传统刚性机器人，软体机器人可以灵巧适应周围环境，贴合繁芜平面，在保持优柔构造的同时施力、运动、改变物体形状，知足高精确性事情的需求。

个中，一种名为末梢实行器、又称“软爪”的软体机器人被广泛用于人机互动、医疗保健、触觉感知等，成为了干系研究的焦点之一。

11月，来悛改南威尔士大学（University of New South Wales, UNSW）的一支研究团队在《前辈材料技能（Advanced Material Technologies）》上揭橥一篇名为《具刚性调节能力和触觉传感功能的仿生高贴合缠绕式柔性材料抓手（Bio-Inspired Conformable and Helical Soft Fabric Gripper with Variable Stiffness and Touch Sensing）》的论文，文中详细解释了该团队的研究成果——新型缠绕式软爪，针对性地办理了软爪存在的通病。

《具刚性调节能力和触觉传感功能的仿生高贴合缠绕式柔性材料抓手（Bio-Inspired Conformable and Helical Soft Fabric Gripper with Variable Stiffness and Touch Sensing）》一文发布情形

FEA流体致动器是目前软体机器人研发中运用最为广泛、历史最为悠久的一项驱动技能，基于该技能制成的软爪具有易于制作、本钱低、轻巧耐用、冲程大、高能重比的优点。

因此，UNSW研究团队也在发明中运用了这项技能。

然而，基于FEA驱动的软爪常采取类爪或类手构造。
由于打仗面积不足，这类软爪无法抓握超长、超大、超小、空心球形等分外尺寸的物品，也无法拾取重物。
此外，受形状限定，它也无法在狭小封闭空间内作业。

而且，利用FEA驱动的软爪都有一个通病，那便是载荷较小。

为理解决这一问题，UNSW团队从蟒蛇、象鼻等生物构造中汲取了灵感。

“大象、蟒蛇、章鱼等动物在佃猎或者取食时，会利用优柔的身体部位牢牢地缠住工具，同时不断增大打仗面积和稳定性，它们的身体布局在探索、抓取、操纵上有着得天独厚的上风。
”研究员Dr. Thanh Nho Do讲到这项发明的灵感来源。

新型缠绕式软爪的发明从动物的生理构造汲取灵感

但仅仅利用缠绕式构造还不敷以办理载荷小的问题，UNSW团队又引入了由热塑性材料制成的VSS变刚度构造，授予软爪更强的灵敏度和可塑性。

在设定温度下，仅需短短24秒，软爪便能完成由软到硬、由硬变软的完全调节过程，创下已知调速之最。

实验中，这款“蛇形”软爪原形展现出了惊人的抓握力，重8.2g、长13cm的原形机不仅能够提起超自重200倍的工具盒，还能够缠握住直径达30mm的胶卷。

二、非凡的触觉敏感性

除了载荷小温柔应性差的问题，由于欠缺较好的刚性调节和触觉反馈功能，传统软爪在力度掌握方面表现平平，无法用于抓握薄弱物体。

引入VSS技能办理了刚性调节问题后，为了提升触觉传感能力，UNSW研究团队将目光投向了传感器技能研究，尤其是EGaIn等新型液体合金材料的运用。

目前，制备液态金属软传感器紧张用到的是微通道（microchannel）构造，方法紧张是将液态金属直接注入弹性体内部的微通道中。
相较于微管(microtubule)，这种方法并不能有效发挥材料的上风，而且工艺繁芜、费时费力。

这是由于在和微通道排列模式相同的条件下，微管周围的弹性体材料相对较少，在外界力的浸染下，能产生较大形变，因此敏感度大于微通道。

因此，UNSW研究团队创造性地将液态金属注入微管中，大幅提升了软爪的延展性和触觉灵敏度。

同时，UNSW团队还为软爪配备了触觉反馈装置，从而更好地节制力度大小。

目前，Dr. Do已经为这项发明申请了临时专利，同时探求互助伙伴，希望能在未来一年至一年半内将之投入商用。

他还谈到了这项发明的后续发展：“我们现在想连续优化合成材料，开拓闭环掌握算法，同时争取将软爪和机器臂相结合，终极做到自主取物。
”

Dr. Do对这项技能的前景十分乐不雅观：“一旦成功，未来在抓取大体积重物的时候，就不须要人类操作了，我们还想将软爪和近期推出的触觉手套连接起来，让用户能远程体验抓手事情，同时感想熏染物体形状。
”

结语：一个值得期待的研究领域

软体机器人这一年轻的技能方向，在近年来取得了长足的进步。

软体机器人的发展经历了由部分软体到全软体、由有拖缆到无拖缆的转变，从人工操作逐渐向自主运行过渡。

但是，作为一门新兴技能，软体机器人技能发展在动力输出、实际利用等方面还有着许多问题等待着研究者深入磋商。

UNSW研究团队的可喜成果，对付技能研究的整体发展发挥了启迪和鼓舞浸染。
在材料选择、模型构筑、实际利用方面给出了一些解法和思路。

在不远的将来，我们可以期待这项成果正式投入商用，广泛运用于勘探、接济、医疗赞助等领域。