作为机器人技术的一项进步,上海交通大学的研究人员推出了一种新型混合驱动折纸夹持器,旨在以前所未有的多功能性和精度应对抓取和纵物体的挑战。
这款创新设备在《机器人与仿生系统》杂志的一篇题为“具有可变刚度和手指长度的混合驱动折纸夹持器”的论文中被重点介绍,它有望重塑从制造业到医疗保健等各个行业的机器人系统的能力。
新开发的夹持器采用气动和电缆驱动机制相结合的方式控制折纸式结构,可调节手指刚度和可变手指长度。这种精密的设计使夹持器能够通过改变其物理特性来处理各种物体,以适应手头的任务——这是软机器人领域的一项显著进展。
传统的机器人夹持器通常受到其刚性结构和缺乏适应性的限制,难以完成需要精细作或复杂作的任务。相比之下,折纸夹持器从自然生物的生物柔顺性和柔软性中汲取了灵感。
它的手指由热塑性聚氨酯涂层织物和离散薄金属片制成,将软材料的柔韧性与刚性部件的精度和强度相结合。这使得夹持器能够紧密贴合与其交互的表面,从而增强其牢固抓握各种材料而不造成损坏的能力。
折纸夹持器的关键创新之一是它能够动态调整手指的长度和硬度。通过修改电缆的长度和气动系统的输入压力,夹持器可以改变其抓握方式以适应不同大小和重量的物体。此功能在需要按顺序处理各种物体的场景或空间和适应性至关重要的环境中特别有用。
夹持器的设计包括每个手指的三根独立控制的电缆,它们可以同步拉动以实现均匀运动,也可以差动拉动以实现复杂的多向运动。这种控制水平对于需要精细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中导航。
研究团队进行了广泛的测试,以证明抓手的功能。实验表明,抓手可以有效地调整抓握力和手指配置,以抓取从薄织物片到大而重的足球等各种物体。
这种多功能性由夹持器的创新型气动电缆混合系统支撑,该系统既提供处理更重负载所需的动力,又提供处理更易碎物品所需的轻柔触感。
展望未来,研究人员计划进一步改进夹持器的设计,以增强其承载能力并提高其能源效率。这些改进可以拓宽夹持器的应用范围,使其成为手动灵活性和精细作至关重要的行业的宝贵工具,例如外科手术或复杂的消费电子产品组装。
这项突破代表着软体机器人技术在工业和商业应用中不断向前迈出的重要一步。随着机器人技术的不断发展,像折纸夹钳这样的设备将在实现更高效、更安全、更多功能的自动化系统方面发挥关键作用。