新发现的物理定律将对机器人技术产生重大影响

北卡罗来纳州立大学的研究人员发现了一条新的物理定律，这将对机器人技术领域产生重大影响。这条新定律有助于解决机器人抓握问题，这是许多领域常见的挑战。这些机器人在处理抓握对象时，尤其是在湿环境中，难以应对摩擦力。

Lilian Hsiao 是北卡罗来纳州立大学化学和生物分子工程助理教授，也是论文的通讯作者。这条新原理是由 Hsiao 和研究生 Yunhu Peng 开发的，Peng 是第一作者。

“我们的工作为创建更可靠和功能性的触觉和机器人设备打开了大门，例如远程手术和制造，” Hsiao 说。

弹性液体润滑摩擦

这一领域的主要问题是弹性液体润滑（EHL）摩擦。EHL 摩擦发生在两个固体表面之间有一个薄层液体时。这经常发生在两个手指之间，当时液体是天然油的薄层。

EHL 摩擦也可能发生在机器人爪子抬起油覆盖物体或用于身体内部的手术设备时。摩擦使我们能够抓住和握住物体而不掉落它们。

“理解摩擦对于人类来说是直观的，即使我们处理肥皂泡沫的餐具，” Hsiao 说。“但在开发控制机器人抓握能力的材料时，考虑 EHL 摩擦是极其困难的。”

工程师需要一个可以统一应用于不同图案、材料和动态操作条件的框架，如果他们想在某种程度上控制 EHL 摩擦的话。

“这条定律可以用来考虑 EHL 摩擦，并且可以应用于许多不同的软系统——只要物体表面有图案，” Hsiao 说。

表面图案包括我们手指尖部稍微凸起的表面，或机器人工具表面的凹槽。

新原理依赖于四个方程来考虑 EHL 摩擦中的所有物理力。研究团队演示了三个系统，包括人类手指、生物启发的机器人手指和摩擦测量仪，可以测量摩擦力。

“这些结果对于具有更细致控制的机器人手来说非常有用，这些机器人手可以可靠地处理制造过程，” Hsiao 说。“并且它在远程手术领域有明显的应用，在那里外科医生远程控制机器人设备进行手术。我们认为这是对触觉和控制触觉的基本进步。”