如果您曾经在街机上玩过夹爪游戏，您就会知道使用机器人抓手抓住并抓住物体是多么困难。想象一下，如果您不是试图抓住一块脆弱的濒临灭绝的珊瑚或沉船上的无价人工制品，而不是毛绒玩具动物，那么这款游戏会有多令人伤脑筋。

今天的大多数机器人抓手都依靠嵌入式传感器、复杂的反馈回路或先进的机器学习算法，并结合操作员的技能来抓取易碎或形状不规则的物体。但哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院(SEAS)的研究人员展示了一种更简单的方法。

从大自然中汲取灵感，他们设计了一种新型的柔软机器人抓手，它使用一组细长的触手来缠绕和诱捕物体，类似于水母捕捉惊呆的猎物的方式。单独的单个触手或细丝很弱。但在一起时，细丝的集合可以抓住并牢固地固定重物和形状奇特的物体。夹具依靠简单的充气来包裹物体，不需要传感、规划或反馈控制。

“通过这项研究，我们想重新想象我们如何与物体互动，”SEAS前研究生和博士后研究员、该论文的第一作者KaitlynBecker说。“通过利用软体机器人的自然顺应性并通过顺应性结构对其进行增强，我们设计了一种比其各部分总和更大的抓手，以及一种能够以最少的计划和感知适应一系列复杂物体的抓取策略”

贝克尔目前是麻省理工学院机械工程系的助理教授。

抓手的力量和适应性来自于它能够将自己与它试图抓住的物体纠缠在一起。一英尺长的细丝是中空的橡胶管。管子的一侧的橡胶比另一侧厚，所以当管子加压时，它会像辫子一样卷曲，或者在雨天像直发一样卷曲。

卷发相互打结并缠绕在一起，每一次缠绕都会增加抓握的强度。虽然集体保持力很强，但每次接触都很弱，即使是最脆弱的物体也不会损坏。要释放物体，只需对灯丝减压。

研究人员使用模拟和实验来测试抓手的功效，抓取一系列物体，包括各种室内植物和玩具。抓手可用于实际应用，抓取用于农业生产和分销的柔软水果和蔬菜、医疗环境中的脆弱组织，甚至是仓库中不规则形状的物体，例如玻璃器皿。

这种新的抓取方法结合了L.Mahadevan教授对缠结细丝拓扑力学的研究与RobertWood教授对软机器人抓手的研究。

LolaEnglanddeValpine的应用数学教授Mahadevan说：“纠缠使每根高度柔顺的细丝都能在局部符合目标物体，从而实现安全但温和的拓扑抓取，这种抓取相对独立于接触性质的细节。”SEAS，以及FAS的有机和进化生物学和物理学，是该论文的共同通讯作者。

HarryLewis和MarlynMcGrath工程学教授Wood说：“这种机器人抓取的新方法通过用极其顺应且形态复杂的细丝取代需要复杂控制策略的简单传统抓手来补充现有解决方案。”与应用科学和论文的共同通讯作者。“这种方法扩大了机器人抓手拾取范围。”

该研究由ClarkTeeple、NicholasCharles、YeonsuJung、DanielBaum和JamesC.Weaver共同撰写。它得到了海军研究办公室的部分支持，资助N00014-17-1-206和国家科学基金会资助EFRI-1830901、DMR-1922321、DMR-2011754、DBI-1556164和EFMA-1830901，Simons基金会和HenriSeydoux基金。