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能抓蒲公英的机器人,中国科大研发出“多孔磁性软体抓手”
2024-11-10 17:25

IT之家 10 月 29 日消息,中国科学技术大学将柔性材料与磁性科技结合,开发了多孔磁性软体抓手(PMSG),为机器人抓取带来了新可能。相关成果于 8 月底发表于《先进材料》。

能抓蒲公英的机器人,中国科大研发出“多孔磁性软体抓手”

传统刚性机器人试图抓取柔弱的生物体时,往往会出现“手太重”的情况。它们的末端抓手虽然强大精准,但在面对像蒲公英、去壳生蛋等脆弱的目标时,硬邦邦的金属“手指”容易施力过猛,造成不可挽回的损伤。

相比之下,软体抓手能像章鱼爪子一样轻柔包裹住目标,适应形状和大小各异的物体,比如细小的导线、摇摆的鱼。

中国科学技术大学李木军教授团队在软体抓手的基础上更进一步,开发了多孔磁性软体抓手 —— 结合柔软与磁性的“超级抓手”

磁性软体抓手因其操作灵活、反应迅速,并且对生物体安全,特别适合用来精细处理那些脆弱的生物体。然而,传统磁性抓手在提升抓取力方面面临一个挑战:增加磁粉可以提高抓力,但同时也会使抓手变硬。这种硬度的增加往往导致抓手无法适应不同形状的物体,降低了其适应性和抓取效率。

为了解决这一问题,科研人员采用了一种创新的方法:将碳酸氢铵作为造孔剂,与磁性硅胶混合。在加热过程中,碳酸氢铵分解,形成无数微小的孔隙,这些孔隙不仅保持了抓手的高磁粉含量,还赋予了其优异的柔软性

▲ 多孔磁软体抓手设计

此外,内部的孔隙能够吸收高速抓取时产生的冲击能量,使得抓手以更轻柔的方式抓取物体,减少了对脆弱物品的损害风险。表面的多孔结构还增加了抓手与物体接触时的摩擦力,进一步提高了抓取的稳定性和可靠性

研究团队还进一步开发了可远程操作的多孔磁性软体抓手,克服了传统磁驱动抓手对大型电磁场线圈的依赖,更有利于与移动平台相结合。所设计的抓手能够与移动机器人集成,实现对小鸡的温和抓取与定点移动;还能与无人机集成,可以捕获水中的小鱼,并迅速地将它们进行远距离的安全转移。

▲ 软体抓手的多功能性展示:(a)抓取薄板和细线;(b)抓取鱼和蒲公英;(c)抓取去壳生蛋;(d)安全移取斑马鱼卵

IT之家附论文链接:

https://doi.org/10.1002/adma.202409173

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