柔软机械手几乎“复制”人手

柔软机械手正在抓握物体。

图片来源：阿尔维斯等/《机器人和仿生系统》

科技日报北京9月4日电（记者张梦然）基于柔性材料的机器人可以很好地复制人类和动物的外观、动作和能力。虽然现已开发出无数柔性机器人，但由于其组件成本高昂或制造工艺复杂很难大规模生产。葡萄牙科英布拉大学研究人员最新开发了一款机器人手，其价格便宜且更容易制造。发表在新一期《机器人和仿生系统》上的该项成果，将柔性执行器与外骨骼集成在一起，这两者都可使用可扩展技术来生产。

大多数机器人都是由刚性材料制成的，但自然界的动物身体大部分可由坚硬的部分（骨骼）和柔软的部分（例如肌肉）组成。有些动物，比如蚯蚓，是完全软体的。从大自然中汲取灵感的下一代机器人，也将采用柔性材料制成的组件。

与刚性机器人相比，柔性机器人更为安全，并且可在室外和室内环境中与人类或动物更好地共存——一旦发生碰撞，这些机器人几乎不会对生物造成重大损坏或伤害。

在制造机械手之前，研究人员利用有限元分析来优化设计，从而降低原型制作成本。事实证明，常规3D打印依然是有效的。

新的机器人手基于几种不同的材料。其精心设计的结构旨在复制人手的外观和功能，再现其动作和能力。机械手的配置由5个柔性执行器组成，每个执行器对应一个手指，以及一个提高手指弯曲能力的外骨骼。开关控制器保持手指弯曲角度，使手能有效地抓住不同形状、重量和尺寸的物体。

该研究能在制造之前就优化设计，提高了柔性机器人手的可及性、降低了成本并消除通常依赖于资源密集型迭代工作流程的耗时的设计制造程序。