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(fù)雜的反饋回路或先進的機器學(xué)習(xí)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(xué)SEAS工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)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(xué)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(xué)的前研究生和博士后研究員，也是論文的第一作者。“通過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(yīng)一系列復(fù)雜的對象?！?/p>

　　抓具的強度和適應(yīng)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(dāng)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(yīng)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(xué)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(dǎo)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(yīng)用數(shù)學(xué)和有機與進化生物學(xué)，以及FAS物理學(xué)說?！斑@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(fù)雜的細絲取代了簡單的傳統(tǒng)抓手。這些夾鉗需要復(fù)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(yīng)用科學(xué)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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