研究人员开发出受章鱼启发的软机械臂

哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院 (SEAS) 和北京航空航天大学的研究人员 开发了一种基于章鱼的软机械臂。 它凭借其灵活的锥形设计可以抓取、移动和操纵一系列不同的物体。 机器人手臂由吸盘组成，有助于其在抓取各种形状、尺寸和纹理的物体时更牢固地抓握。 

新的发展是基于自然的机器人技术的另一个例子。 在章鱼中，三分之二的神经元位于其手臂中，基本上使每个神经元都是独立的。 章鱼的手臂能够解开绳结、打开儿童安全瓶以及包裹各种形状和大小的猎物。 手臂最令人印象深刻的方面之一是吸盘，它可以在水下粗糙的表面上形成牢固的密封。 

奥古斯特·多梅尔 (August Domel) 最近获得博士学位。 哈佛大学毕业生，该论文的共同第一作者。 

“之前大多数关于章鱼机器人的研究都集中在模仿手臂的吸力或运动，但不是两者都集中，”多梅尔说。 “我们的研究首次量化了手臂的锥角以及弯曲和吸力的组合功能，这使得单个小型夹具可以用于多种物体，否则需要使用多个夹具。”

该研究发表于 软机器人。 

研究人员采取的第一步是研究真实章鱼手臂的锥角。 然后他们找出了哪种设计最适合软体机器人弯曲和抓取物体。 该团队研究了吸盘的布局和结构，并找到了将它们融入新设计的方法。 

谢哲新是共同第一作者、博士生。 北京航空航天大学学生。 他是 Festo 触手夹具的共同发明者。 这是商业原型中同类产品中第一个完全集成的实现。

“我们为我们的软执行器模仿了这些吸盘的一般结构和分布，”谢说。 “虽然我们的设计比其生物对应物简单得多，但这些基于真空的仿生吸盘可以附着在几乎任何物体上。”

研究人员通过两个阀门控制软机械臂。 一个阀门用于施加压力以弯曲手臂，另一个阀门用于吸引吸盘的真空。 研究人员可以改变压力和真空，以使手臂附着在物体上、缠绕它，然后释放它。 

研究人员成功地在各种不同的物体上测试了该设备，包括薄塑料片、咖啡杯、试管、鸡蛋和活螃蟹。 由于采用锥形设计，软机械臂能够在有限的空间内操作以检索物体。

Katia Bertoldi 是该研究的共同高级作者，也是应用力学和 SEAS 的 William 和 Ami Kuan Danoff 教授。 

“我们的研究结果不仅为创建用于抓取各种形态多样的物体的下一代软机器人执行器提供了新的见解，而且有助于我们理解不同章鱼物种的臂锥角变异的功能意义， ”贝尔托尔迪说。