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　　你能(neng)想象機器(qi)人抓手能(neng)有多(duo)輕柔嗎?比如穩穩抓取去殼生蛋，安全轉移一枚斑(ban)馬魚卵……

　　近日，中國科(ke)學(xue)技(ji)術大學(xue)將(jiang)柔性(xing)材料(liao)與磁性(xing)科(ke)技(ji)結合，開發了多孔磁性(xing)軟體抓手(PMSG)，為(wei)機(ji)器人抓取帶來了新可能。相關成果發表于(yu)《先進材料(liao)》。

仿生科技界的“溫柔力量”

　　傳統剛性機器人試圖(tu)抓取(qu)柔弱(ruo)的(de)生物體(ti)時，往往會出現“手(shou)太重(zhong)”的(de)情況。它們的(de)末(mo)端抓手(shou)雖然強大精準，但在面對像蒲(pu)公(gong)英、去(qu)殼生蛋等(deng)脆弱(ruo)的(de)目標時，硬邦邦的(de)金屬(shu)“手(shou)指”容易施力過猛，造(zao)成不(bu)可挽回(hui)的(de)損(sun)傷(shang)。

　　相(xiang)比之下(xia)，軟體(ti)抓手(shou)可(ke)謂機器人界的“柔情高手(shou)”。它們能像章魚爪子一樣輕柔包裹住目(mu)標，適應(ying)形(xing)狀和大小(xiao)各(ge)異的物體(ti)。無論是(shi)細小(xiao)的導線，還是(shi)搖擺的魚，它們都能應(ying)對自如。

　　中國科學(xue)(xue)技術大學(xue)(xue)李木軍教授團(tuan)隊在軟體(ti)抓(zhua)(zhua)手的基礎上更進一(yi)步，開發(fa)了多孔磁性軟體(ti)抓(zhua)(zhua)手——結(jie)合柔軟與(yu)磁性的“超級抓(zhua)(zhua)手”。

速度與柔軟的平衡

　　磁(ci)性軟(ruan)體抓(zhua)(zhua)手(shou)因其(qi)操作(zuo)靈活、反應迅速，并(bing)且對生物體安全(quan)，特別適(shi)(shi)合用來精細處理那些脆弱的(de)生物體。然而，傳(chuan)統(tong)磁(ci)性抓(zhua)(zhua)手(shou)在提升(sheng)抓(zhua)(zhua)取力(li)方面面臨一(yi)個(ge)挑戰(zhan)：增加(jia)磁(ci)粉可以提高抓(zhua)(zhua)力(li)，但同時也會使抓(zhua)(zhua)手(shou)變(bian)硬(ying)。這種硬(ying)度的(de)增加(jia)往往導致抓(zhua)(zhua)手(shou)無法適(shi)(shi)應不同形狀的(de)物體，降低了其(qi)適(shi)(shi)應性和(he)抓(zhua)(zhua)取效(xiao)率。

　　為了(le)解決這一問題，科研人員采用(yong)了(le)一種創新(xin)的(de)(de)方法(fa)：將碳酸氫(qing)銨作(zuo)為造(zao)孔(kong)劑，與磁性硅膠混合。在(zai)加熱過程中，碳酸氫(qing)銨分(fen)解，形(xing)成無數微小的(de)(de)孔(kong)隙(xi)，這些孔(kong)隙(xi)不(bu)僅保(bao)持了(le)抓手(shou)的(de)(de)高(gao)磁粉含量，還(huan)賦予了(le)其優異的(de)(de)柔軟(ruan)性。

多孔磁軟體抓手設計

　　此外，內(nei)部的(de)孔隙能夠吸收高(gao)速(su)抓(zhua)(zhua)取(qu)(qu)時產生的(de)沖擊能量，使得抓(zhua)(zhua)手(shou)以更輕(qing)柔的(de)方式抓(zhua)(zhua)取(qu)(qu)物體(ti)，減少(shao)了(le)(le)對脆弱物品的(de)損害風險。表面(mian)的(de)多(duo)孔結構(gou)還增加了(le)(le)抓(zhua)(zhua)手(shou)與物體(ti)接觸時的(de)摩擦力，這進一步提高(gao)了(le)(le)抓(zhua)(zhua)取(qu)(qu)的(de)穩定性和(he)可靠性。

　　這種將多孔結構引入磁性(xing)硅膠彈性(xing)體制造(zao)抓手(shou)的(de)方法，使抓手(shou)具(ju)備高磁化、低模(mo)量和粗糙表面的(de)特點，使其(qi)在(zai)保(bao)持強大抓取力的(de)同時(shi)，也能夠適應各種不(bu)同的(de)場(chang)景，展現出柔軟與速度的(de)完美平衡。

開啟生物世界新互動

　　多孔(kong)磁(ci)性軟體(ti)抓手擁有廣泛的(de)(de)(de)應用前景。它不僅是實驗室里(li)的(de)(de)(de)“黑科技”，未來，它還可能會成為醫療微操作領域的(de)(de)(de)新技術，幫助(zhu)醫生(sheng)輕柔無損地抓取精細的(de)(de)(de)細胞樣本。

　　研究團隊還進一步(bu)開發了可遠程操作的多孔(kong)磁性軟體抓(zhua)(zhua)手，克服了傳統磁驅動抓(zhua)(zhua)手對大型(xing)電磁場線(xian)圈的依賴，更(geng)有(you)利于與移(yi)(yi)動平臺相結合。所(suo)設計(ji)的抓(zhua)(zhua)手能(neng)夠與移(yi)(yi)動機器人集成，實現(xian)對小雞的溫和抓(zhua)(zhua)取與定點移(yi)(yi)動;還能(neng)與無人機集成，可以(yi)捕獲水(shui)中的小魚，并迅速地將它們進行遠距離的安全轉移(yi)(yi)。

軟體抓手的多功能性展示：(a)抓取薄板和細線；(b)抓取魚和蒲公英；(c)抓取去殼生蛋；(d)安全移取斑馬魚卵。

　　多孔(kong)磁性(xing)軟體(ti)抓手在未來的野外生物樣本收集和生物醫學研究(jiu)中或將發(fa)揮更加重要的作用。這一技術為(wei)未來的機(ji)器人與生物世界互動開(kai)啟(qi)全新(xin)篇(pian)章(zhang)。