IT之家 10 月 29 日消息,中國科學技術大學將柔性材料與磁性科技結合,開發了多孔磁性軟體抓手(PMSG),為機器人抓取帶來了新可能。相關成果於 8 月底發表於《先進材料》。
傳統剛性機器人試圖抓取柔弱的生物體時,往往會出現「手太重」的情況。它們的末端抓手雖然強大精準,但在面對像蒲公英、去殼生蛋等脆弱的目標時,硬邦邦的金屬「手指」容易施力過猛,造成不可挽回的損傷。
相比之下,軟體抓手能像章魚爪子一樣輕柔包裹住目標,適應形狀和大小各異的物體,比如細小的導線、搖擺的魚。
中國科學技術大學李木軍教授團隊在軟體抓手的基礎上更進一步,開發了多孔磁性軟體抓手 —— 結合柔軟與磁性的「超級抓手」。
磁性軟體抓手因其操作靈活、反應迅速,並且對生物體安全,特別適合用來精細處理那些脆弱的生物體。然而,傳統磁性抓手在提升抓取力方面面臨一個挑戰:增加磁粉可以提高抓力,但同時也會使抓手變硬。這種硬度的增加往往導致抓手無法適應不同形狀的物體,降低了其適應性和抓取效率。
為了解決這一問題,科研人員採用了一種創新的方法:將碳酸氫銨作為造孔劑,與磁性矽膠混合。在加熱過程中,碳酸氫銨分解,形成無數微小的孔隙,這些孔隙不僅保持了抓手的高磁粉含量,還賦予了其優異的柔軟性。
多孔磁軟體抓手設計
此外,內部的孔隙能夠吸收高速抓取時產生的衝擊能量,使得抓手以更輕柔的方式抓取物體,減少了對脆弱物品的損害風險。表面的多孔結構還增加了抓手與物體接觸時的摩擦力,進一步提高了抓取的穩定性和可靠性。
研究團隊還進一步開發了可遠程操作的多孔磁性軟體抓手,克服了傳統磁驅動抓手對大型電磁場線圈的依賴,更有利於與移動平台相結合。所設計的抓手能夠與移動機器人集成,實現對小雞的溫和抓取與定點移動;還能與無人機集成,可以捕獲水中的小魚,並迅速地將它們進行遠距離的安全轉移。
軟體抓手的多功能性展示:(a)抓取薄板和細線;(b)抓取魚和蒲公英;(c)抓取去殼生蛋;(d)安全移取斑馬魚卵
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