科学家最近开发出新的一代抓握机器人，其最初的设计理念是从鱼鳍中获得的灵感。由南丹麦大学(SDU)领导、基尔大学(CAU)参与的一个生物力学国际研究小组，现在已经从昆虫的启发中更加优化了这种抓握功能，并挑战了机器人技术的这一标准。他们还首次将它从“手”元素转移到“脚”元素。这不仅能让机器人用更少的能量获得更好的抓地力，还能让机器人在不平整的地面上更好地行走。
该研究结果发表在《高级智能系统》（Advanced Intelligent Systems）杂志上，并登上封面。
昆虫带来的启发
许多机器人可以用它们的抓握原件牢牢地抓住目标物体，专门的智能结构通过变形来符合物体的表面轮廓。这是基于所谓的“鳍条效应”。
CAU的动物学教授Stanislav Gorb在描述这一现象时说：“这很有趣，如果你按压一个锐角三角形的一侧，它不会像你预期的那样向对侧弯曲，而是向你施力的这一侧弯曲。”大约25年前，德国生物学家Leif Kniese首次在鱼鳍上观察到这种效果，这是由鱼鳍的内部结构决定的。
之后的二十多年，许多仿生机器人都使用了这种结构，可以在各种流体环境中“如鱼得水”，还有科学家将其应用在机器人夹持器中，以提升柔顺抓取的能力。
类似的生物力学结构也可以在许多昆虫的脚部找到。这能让它们更好地适应各种表面，安全地将自己的身体附着在上面。“这是我们研究的一个关键问题：昆虫如何在不使用太大力气的前提下如此稳定地附着在表面？”这是Gorb在基尔大学的“功能形态学和生物力学”研究小组的重点。他和来自基尔大学的团队一起观察了各种昆虫的脚，比如蟋蟀，他们发现昆虫附着的方式从角度上看是与“鳍条效应”不同的。
*不同昆虫的附着结构不同
对于“鳍条效应”，尚未对不同受力角度的影响进行详细的研究。基尔大学的的研究人员现在已经使用计算机模拟来计算在每种情况下作用于抓住其目标物体的力。他们用来自3D打印机的结构模型进行实验和测量来验证他们的结果。
夹持技术的新方法
Gorb说:“只要让角度再变小一点，抓握设备就能更容易地在物体周围弯曲，从而提供更强的抓地力，所需的力也更小。”研究论文的第一作者Poramate Manoonpong说：“这意味着我们可以用一种更温和的方式为机器人节省20%左右的能量。”“机器人抓手的这种抓取机制，让它可以处理非常脆弱的物品，比如食物，而且使用的力和能量大大减少。它可能会对整个工业机器人抓爪的方式产生影响。”Manoonpong是SDU和Vidyasirimedhi研究所的生物机器人学教授
最后，基尔大学的研究团队测试了如果将这种改进的抓握力功能从“手”应用到机器人的“脚”元素上，会发生什么。他们制造了具有不同角度的内部受力结构的机器人“脚”。这使得它们可以围绕着石头或管道弯曲，并与这样的表面有更大的接触面积。测试在丹麦欧登塞的SDU进行，那里有一个机器人腿平台可以在管道上行走，在泰国罗昂的VISTEC，一个六足机器人需要穿过岩石地形的管道。在这里，与传统的90度受力结构梁相比，10度结构梁的机器人系统消耗的能量更少，移动得更快、更容易。”“这正是石油和天然气行业所需要的东西。”
尽管目前的研究和测试结果很乐观，但这项研究是基于一种非常柔软的材料制成的夹持器。该团队现在面临的挑战是制造一种夹持器，不仅能弯曲和具备抓地力，而且还足够坚固和结实，以应对任何环境。
（独家编译：科幻世界）
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