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　　近日，機(ji)(ji)器人技術與系統國(guo)家(jia)重(zhong)點實(shi)驗室劉(liu)英想教(jiao)授(shou)團隊在壓電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)械手研究方面取得新進展(zhan)，開(kai)發出(chu)由壓電(dian)(dian)(dian)陶(tao)瓷驅動(dong)的(de)(de)新型4指壓電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)械手，相(xiang)關成果(guo)以《面向(xiang)宏微跨(kua)尺度操控(kong)的(de)(de)壓電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)械手》（Piezo robotic hand for motion manipulation from micro to macro）為題發表在《自(zi)然通訊》（Nature Communications）上。壓電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)械手獨特的(de)(de)宏微運動(dong)操控(kong)能力(li)有望解決諸多先進技術領域面臨(lin)的(de)(de)跨(kua)尺度精細(xi)操控(kong)難題。

　　機(ji)(ji)械手可(ke)代替(ti)或輔(fu)助人手實(shi)現靈巧操控，在機(ji)(ji)器人輔(fu)助操控領域有著舉足輕重(zhong)的(de)地位，其功能(neng)與性能(neng)直接影響系統(tong)的(de)服務水平。現有機(ji)(ji)械手種類繁多，在結構特征(zheng)、換能(neng)原理和傳(chuan)(chuan)動(dong)(dong)方(fang)式(shi)方(fang)面不盡相同，由于(yu)換能(neng)原理和運動(dong)(dong)傳(chuan)(chuan)遞策略的(de)限制，其在動(dong)(dong)作精度、電磁(ci)兼容性和結構緊湊性等方(fang)面存在諸多局限。如何尋找新(xin)換能(neng)原理的(de)驅動(dong)(dong)模式(shi)，設計更高(gao)效、更精密的(de)傳(chuan)(chuan)動(dong)(dong)機(ji)(ji)構，甚至完全摒棄傳(chuan)(chuan)動(dong)(dong)機(ji)(ji)構，成為(wei)研制機(ji)(ji)械手的(de)新(xin)焦點和新(xin)挑戰(zhan)。

　　該項研究工作(zuo)開(kai)發出運用(yong)(yong)(yong)壓(ya)(ya)電(dian)(dian)陶(tao)瓷構(gou)(gou)(gou)造的(de)(de)(de)(de)(de)4指機(ji)械(xie)(xie)手。該機(ji)械(xie)(xie)手采用(yong)(yong)(yong)4指陣(zhen)列均布構(gou)(gou)(gou)型(xing)，其手指為(wei)4分區環形(xing)壓(ya)(ya)電(dian)(dian)陶(tao)瓷集(ji)成一體(ti)化(hua)結構(gou)(gou)(gou)，憑借逆(ni)壓(ya)(ya)電(dian)(dian)效(xiao)應(ying)(ying)實(shi)現電(dian)(dian)能(neng)至機(ji)械(xie)(xie)能(neng)轉換，從而將(jiang)壓(ya)(ya)電(dian)(dian)陶(tao)瓷的(de)(de)(de)(de)(de)多維微(wei)觀(guan)變(bian)形(xing)轉換為(wei)手指的(de)(de)(de)(de)(de)多維運動(dong)。團(tuan)隊運用(yong)(yong)(yong)4指協(xie)同(tong)操(cao)(cao)(cao)(cao)控(kong)(kong)思(si)想(xiang)規(gui)劃了(le)10余(yu)種典(dian)型(xing)功能(neng)化(hua)操(cao)(cao)(cao)(cao)控(kong)(kong)手勢，借助動(dong)靜摩(mo)擦交替操(cao)(cao)(cao)(cao)控(kong)(kong)方法(fa)實(shi)現平板型(xing)、圓柱型(xing)、球型(xing)等(deng)物(wu)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)多維跨(kua)尺(chi)度操(cao)(cao)(cao)(cao)控(kong)(kong)；詳細研究了(le)壓(ya)(ya)電(dian)(dian)機(ji)械(xie)(xie)手的(de)(de)(de)(de)(de)遲滯（<3.95%）、分辨力(li)（15納米(mi)）、響(xiang)應(ying)(ying)時間（0.5毫秒）、固有頻率（4.1千赫茲）等(deng)特性，以及操(cao)(cao)(cao)(cao)控(kong)(kong)平板物(wu)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)運動(dong)特性；通過實(shi)驗驗證了(le)壓(ya)(ya)電(dian)(dian)機(ji)械(xie)(xie)手對各類物(wu)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)高適應(ying)(ying)性、多自(zi)由度、跨(kua)尺(chi)度操(cao)(cao)(cao)(cao)控(kong)(kong)能(neng)力(li)。一系列應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)探索(suo)試驗成功展示了(le)壓(ya)(ya)電(dian)(dian)機(ji)械(xie)(xie)手在(zai)構(gou)(gou)(gou)建多自(zi)由度操(cao)(cao)(cao)(cao)控(kong)(kong)設備和集(ji)成機(ji)械(xie)(xie)臂末端(duan)執(zhi)行(xing)器等(deng)方面的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)潛力(li)。該項工作(zuo)以無(wu)傳(chuan)動(dong)高剛性功能(neng)陶(tao)瓷集(ji)成一體(ti)化(hua)構(gou)(gou)(gou)型(xing)為(wei)核心，展示了(le)運用(yong)(yong)(yong)壓(ya)(ya)電(dian)(dian)陶(tao)瓷微(wei)觀(guan)變(bian)形(xing)實(shi)現宏微(wei)跨(kua)尺(chi)度運動(dong)操(cao)(cao)(cao)(cao)控(kong)(kong)的(de)(de)(de)(de)(de)可行(xing)性，相關多維運動(dong)生成方法(fa)和功能(neng)手勢協(xie)同(tong)操(cao)(cao)(cao)(cao)控(kong)(kong)思(si)想(xiang)為(wei)機(ji)械(xie)(xie)手研制提供了(le)新思(si)路。

　　哈工大為論(lun)(lun)文(wen)(wen)唯一(yi)通訊單位(wei)。機電學院博士(shi)研究生(sheng)張仕靜、劉英(ying)想教(jiao)(jiao)授(shou)、鄧(deng)杰(jie)副(fu)教(jiao)(jiao)授(shou)為論(lun)(lun)文(wen)(wen)共(gong)同(tong)第一(yi)作(zuo)者(zhe)(zhe)。劉英(ying)想教(jiao)(jiao)授(shou)為論(lun)(lun)文(wen)(wen)唯一(yi)通訊作(zuo)者(zhe)(zhe)。機電學院博士(shi)研究生(sheng)高祥(xiang)、李京、王瑋亦、荀銘(ming)鑫、馬雪峰、常慶兵，機電學院劉軍考教(jiao)(jiao)授(shou)、陳維山教(jiao)(jiao)授(shou)、趙杰(jie)教(jiao)(jiao)授(shou)為論(lun)(lun)文(wen)(wen)共(gong)同(tong)作(zuo)者(zhe)(zhe)。

　　該研(yan)究(jiu)獲(huo)得(de)國家自然科學基金(jin)、哈工大醫工理(li)交叉(cha)基金(jin)的資助。此外，該4指壓電機械手曾(ceng)獲(huo)第四屆中(zhong)國研(yan)究(jiu)生機器人創新(xin)設計大賽(sai)特等獎。