乌贼触手和折纸启发了新的机械爪

这并非头足动物首次启发机器人设计。
Common cuttlefish
鱿鱼拥有两条可伸缩的触手。 Deposit Photos

与它们的章鱼亲戚不同,鱿鱼的 10 条触手不一定大小相等。虽然这种小型头足动物拥有四对等长触手,但它的另外两条附肢会根据需要伸展和收缩,以便更容易捕获猎物。尽管中国上海交通大学的工程师设计的新机器人不会马上投入捕猎,但它的一系列夹持器可以像它们的鱿鱼灵感来源一样抓取和操纵各种物体。

研究人员在最近发表于 Cyborg Bionic Systems 的一篇论文中详细介绍了他们的研究,他们结合了气动和线缆驱动阵列,以独立控制三根触手状“手指”的刚度和长度。工程师们在其研究中解释说,与依赖模压硅胶的类似抓取机器人不同,每根手指都使用了涂有热塑性聚氨酯 (TPU) 的织物和极薄的金属片。然后,这些可以形成“软硬混合折纸腔结构”,根据抓取物体所需的长度或短度而弯曲。

Diagram of cuttlefish robot gripper
这款受鱿鱼启发的机器人正在运作中。图片来源:ZHUANG ZHANG,上海交通大学

在试验测试中,这款鱿鱼机器人成功地拾取、夹持并操纵了各种尺寸、形状和重量差异很大的物品,例如 0.1 毫米薄的织物、一个苹果和一个足球。为了定制每根手指的长度和张力,操作人员向 折纸腔充入正压气压,同时创建“一个带有线缆的拮抗驱动系统,通过主动控制输入压力值来调整手指的刚度,”该团队写道。

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在该团队 6 月 3 日的公告中,该大学解释说,这种控制定制和细微差别“对于需要精细操作能力的任务至关重要,例如组装精密部件或在杂乱或不平坦的表面上导航。”

当然,这款机械抓取器目前还没有达到其鱿鱼灵感来源的敏捷性或适应性。工程师们在他们的论文中指出,每个折纸腔目前都需要“手动制造过程”,并且仍然需要人工输入来控制。未来,工程师们打算优化制造过程并集成实际的传感器系统,以扩大其潜在用途并实现更“复杂的人机交互”。

这种多功能性可以使后续迭代在制造和医疗设施中非常有用,能够处理许多不同类型的物体、工具或建筑部件。这种折纸-鱿鱼机器人不太可能需要捕捉毫无防备的猎物——但得益于折纸艺术和生物学灵感的双重作用,它们可以提供许多现有类似机器所缺乏的灵活性。也许研究人员还会从头足动物的有效伪装和令人印象深刻的视力中找到进一步的灵感。 

 

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