在章魚的所有酷事物中，它們的手臂可能是最酷的，這也成為許多仿生手臂團(tuán)隊(duì)研究的對(duì)象。

 

　　最早德國工業(yè)自動(dòng)化公司Festo提出了仿生夾具，該公司的重點(diǎn)領(lǐng)域包括氣動(dòng)，伺服氣動(dòng)和電氣自動(dòng)化技術(shù)，仿生抓手無疑在技術(shù)媒體中引起了人們的注意。Festo團(tuán)隊(duì)為什么選擇章魚作為抓手的模型？該團(tuán)隊(duì)說：“章魚是一種引人入勝的生物。” “由于它沒有骨骼，幾乎全部由柔軟的肌肉制成，因此它也非常靈活和可操縱。這不僅意味著它可以在各個(gè)方向上靈活地游動(dòng)，而且還可以貼身地抓住各種各樣的物體。
 

 

　　章魚三分之二的神經(jīng)元在其手臂中，這意味著每條手臂實(shí)際上都有自己的控制能力。每個(gè)章魚手臂可以解開結(jié)，打開兒童安全瓶，并纏繞任何形狀或大小的獵物。即使在水下的粗糙表面上，數(shù)百只覆蓋其手臂的吸盤也可以形成牢固的密封。

 

　　想象一下，如果機(jī)器人可以做到所有這些。仿生抓手可以拾取并固定各種不同的形狀，或許它可以成功地抓握罐狀物體，一個(gè)球，一個(gè)塑料水瓶和一個(gè)玻璃或者更多東西。
 

研究人員開發(fā)了一種受章魚啟發(fā)的機(jī)器人，可以抓握，移動(dòng)和操縱各種物體。
圖片來源：Bertoldi Lab / Harvard SEAS

 

　　哈佛大學(xué)約翰·保爾森工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院（SEAS）和北京航空航天大學(xué)的研究人員已經(jīng)開發(fā)出了一種由章魚啟發(fā)的軟機(jī)器人手臂，它可以抓握，移動(dòng)和操縱各種物體。其靈活的錐形設(shè)計(jì)與吸盤配合使用，使抓具牢牢抓住各種形狀，大小和質(zhì)地的物體，從雞蛋到iPhone到大型健身球。

 

　　十多年前，F(xiàn)esto就啟動(dòng)了仿生學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)。Festo與學(xué)生，大學(xué)，研究所和開發(fā)公司合作，贊助了該項(xiàng)目，并建立了測試平臺(tái)和技術(shù)平臺(tái)。目的是從仿生學(xué)中汲取靈感，以此作為新技術(shù)的靈感來源，并在工業(yè)自動(dòng)化中實(shí)現(xiàn)這些新技術(shù)。這項(xiàng)研究發(fā)表在《軟機(jī)器人》上。
 

 

　　“最近對(duì)章魚式機(jī)器人的研究大多集中在模仿手臂的吸力或手臂的運(yùn)動(dòng)上，而并非同時(shí)進(jìn)行，”最近獲得博士學(xué)位的奧古斯特·多梅爾（August Domel）說。哈佛大學(xué)畢業(yè)生，該論文的第一作者。“我們的研究首次量化了手臂的錐形角度以及彎曲和抽吸的組合功能，這使得單個(gè)小型抓具可用于多種物體，否則將需要使用多個(gè)抓具。”

 

　　軟機(jī)器人由兩個(gè)閥門控制，一個(gè)閥門施加壓力來彎曲手臂，另一個(gè)閥門使吸盤接合真空。通過改變壓力和真空度，手臂可以附著在任何物體上，包裹起來，搬運(yùn)并釋放。

 

　　柔性的抓手為何重要：《麻省理工學(xué)院技術(shù)評(píng)論》的杰米·康德利夫曾說：“值得注意的是，抓握形狀不規(guī)則且滑溜的物品對(duì)于大多數(shù)機(jī)器人來說都是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，而諸如此類的進(jìn)步將使機(jī)器人更容易在機(jī)器人中擔(dān)當(dāng)更多角色。工廠和房屋。”

 

　　柔性抓手的另一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢在于安全級(jí)別。費(fèi)斯托此前的柔性抓手視頻無疑都在說明：“它滿足了軟機(jī)器人組件的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)。” 這意味著它具有“未來協(xié)作工作空間的潛力”。

 

　　研究人員首先研究了章魚手臂的漸縮角度，然后量化彎曲和抓取物體的哪種設(shè)計(jì)最適合軟機(jī)器人。接下來，團(tuán)隊(duì)研究了吸盤的布局和結(jié)構(gòu)，并將其納入設(shè)計(jì)中。

 

　　北京航空航天大學(xué)學(xué)生 ，共同第一作者謝哲欣（Zhexin Xie）博士說：“我們?yōu)槲覀兊能泩?zhí)行器模擬了這些吸盤的總體結(jié)構(gòu)和分布。” “盡管我們的設(shè)計(jì)比生物設(shè)計(jì)要簡單得多，但是這些基于真空的仿生吸盤可以附著在幾乎任何物體上。”謝哲欣也是Festo觸手夾爪的共同發(fā)明者，這是該技術(shù)在商業(yè)原型中的第一個(gè)完全集成的實(shí)現(xiàn)。

 

　　研究人員用兩個(gè)閥門控制手臂，一個(gè)閥門施加壓力來彎曲手臂，另一個(gè)閥門使吸盤接合真空。通過改變壓力和真空度，手臂可以附著在物體上，包裹，攜帶和釋放物體。柔軟的有機(jī)硅結(jié)構(gòu)是氣動(dòng)控制的。施加壓縮空氣后，觸手向內(nèi)彎曲并包裹物品。該團(tuán)隊(duì)遵循自然模型提出了自己的設(shè)計(jì)：觸手內(nèi)側(cè)有兩排吸盤-小吸盤和大吸盤。研究人員成功地在許多不同的物體上測試了該設(shè)備，包括薄塑料片，咖啡杯，試管，雞蛋甚至活蟹。逐漸變細(xì)還使手臂可以擠入狹窄的空間并取回物體。
 

 

　　“我們的研究結(jié)果不僅為下一代軟機(jī)器人執(zhí)行器的創(chuàng)建提供了新思路，可用于夾持各種形態(tài)多樣的物體，而且有助于我們理解章魚物種的臂錐角可變性的功能意義， “該研究的共同資深作者Katia Bertoldi教授說。