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有感官反馈能抓取本身220倍重物的软机器人

机器人大讲堂 2020-11-24 18:21 次阅读

当“仿生学习”进入夹爪领域,柔性抓手会发生什么变化?

现在有这样一款抓手,它的灵感来源于变色龙的舌头,大象的鼻子,还有蛇盘旋的身体。

先简简单单的“盘”一根黄瓜:

别看它小巧玲珑,抓重物丝毫不慌,试试锤子:

死沉死沉的工具箱也能提起来:

与其叫它抓手,小编觉得它更像是一个灵活的触手,它由新南威尔士州医疗机器人实验室研发,能抓取的重量是其本身的220倍。新南威尔士州医疗机器人实验室是一个专门研究软机器人、可穿戴触觉和先进外科系统的团队,这项成果最近被发表在《AdvancedMaterialsTechnologies》上。

团队的领导者ThanhNhoDo博士表示“它格外适用于非结构环境,可以从狭窄的空间中取出物品。”

再也不用担心手机掉进床缝里取不出来了。

它的抓取力也是杠杠的,像蟒蛇一样,一旦缠上绝不松开:

这款灵活的螺旋柔性触手由四部分组成:纤维增强型软体驱动器、灵敏的接触式压阻传感器、超强负载能力的变刚度结构以及上下两层织物包装

柔性抓取的核心——纤维增强型软体机器人技术

螺旋柔性触手的致动核心来源于中间层的软体驱动器:

软体驱动器由硅胶制成,通过液压驱动,可以提供伸展和扭转运动。如果没有外部纤维的约束,软体驱动器通会像气球一样膨胀起来。

因此,缠绕的纤维织物可有效的约束软体驱动器的膨胀,再配合特定的缠绕方式,使其产生螺旋形运动。此外,布套表面与柔软的有机硅弹性体和嵌入式力传感器层压在一起,可作为平坦的界面,显着增加抓手与物体之间的接触面积。

柔性传感,快速灵敏

螺旋柔性触手快速灵敏的秘诀,就在于它特殊的传感功能。

它使用了一种柔软,可拉伸且高度灵敏的接触传感器——共晶镓铟EGaIn。共晶镓铟其实是一种液态金属,具有高电导率和高热导率,可注入微流控通道形成稳定的传感结构。

研究人员将共晶镓铟注入导电管中制成传感器,对表面压力高度敏感,电阻可通过接触外部压力产生变化。

下面两张图可看出未抓取物体和抓取物体的不同电阻变化:

超强负载能力的变刚度结构

抓取物体的基本条件实现了,那如何保证抓取后不会掉落呢?

研究人员开发了一种基于相变材料的变刚度结构,具有超强负载能力。相变材料顾名思义,通过外部环境因素的影响,材料的相发生变化,形态也会转变。

材料采用了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)医疗管,通过加热内部的不锈钢线圈,可以产生在玻璃态和橡胶态之间的巨大刚度变化。

最重要的一点是,这种结构的加热和冷却的循环时间非常快,仅需1分钟。

简单强大独一无二

目前我们看到的大多数机械抓手都采用了爪子或手的形式。

但带有向内弯曲的手指抓具可能受到多种方式的限制,当处理形状不同的物体时,他们无法抓握比抓具开口更宽的物体。

相比之下,盘旋触手是可伸缩的,这使它可以适应不同的物体形状。

视频戳下方:

新南威尔士州医疗机器人实验室的团队领袖Do博士认为:这款盘绕的“触手”是独一无二的,许多现有的软夹爪缺乏感官反馈和可调节的刚度功能,不能在易碎物品或狭窄的环境中使用它们。“我们的技术可以握住细长的物体,并从狭窄的狭窄空间中将它们取回,或者钩住物体上的孔以将它们捡起,例如杯子把手。”通过类似于象鼻的盘旋结构,许多问题都得到了解决。

该团队的下一步是实现全自动控制,并将其集成到现有的机械臂中,从而不再需要手动搬运较重的物体。

参考链接

https://www.medicalrobotics-lab.com/

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admt.202000724

https://gizmodo.com/this-tongue-like-robot-gripper-can-slurp-its-way-into-t-1845620959

责任编辑:xj

原文标题:灵活如变色龙的舌头!澳洲「盘绕触手」有感官反馈能抓取本身220倍重物!

文章出处:【微信公众号:机器人大讲堂】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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