受剪纸启发的机器人夹爪颠覆软体机器人领域

北卡罗来纳州立大学的研究团队在软体机器人领域取得了突破性进展，设计了一种受日本剪纸艺术启发的新型机器人夹爪系统。这种艺术形式与折纸类似，涉及折叠和切割二维纸张以创建三维结构。利用这一概念，研究人员开发了一种夹爪，能够处理从超细微纤维和水滴到翻书以及举起相当于其质量16,000倍的重量等各种物品。

机器人对力量、精度和轻柔性的需求

近年来，各种机器人夹爪得到了发展，包括那些无需电力即可运行的、受花朵启发的或配备木质“手指”的夹爪。然而，北卡罗来纳州立大学的剪纸灵感夹爪被 hailed 为该领域的飞跃。“在力量、精度和轻柔性之间取得平衡，很难制造出一种能够处理超软、超细和沉重物体的单一软体夹爪，”该研究的通讯作者Jie Yin表示。然而，他们的剪纸灵感设计出色地实现了这种平衡。

创下新的载荷重量比纪录

评估机器人夹爪强度的一个关键指标是载荷重量比。这些剪纸灵感夹爪仅重0.4克，却能举起高达6.4公斤的物体，载荷重量比约为16,000。这一壮举大幅超越了之前6,400的纪录，标志着该领域的重大突破——这些夹爪 sheer 的力量、精度和轻柔性指向了许多潜在的应用。

设计多样性和环保材料选择

这些夹爪的独特之处在于其卓越的力量和轻柔性，以及多样的设计和材料选择。可以使用可生物降解的材料（如坚固的植物叶片）来制造夹爪。据该研究的第一作者Yaoye Hong介绍，这在仅有限时间使用夹爪的应用中可能很有用，例如在处理食品或生物医学材料时。研究团队还展示了夹爪安全处理尖锐医疗废物的能力，突显了其在医疗环境中的潜力。

增强假肢手并拓展可能性

研究人员通过将夹爪与肌肉控制的假肢手集成来测试夹爪，展示了夹爪增强假肢功能的潜力。该研究的合著者Helen Huang表示：“新夹爪不能替代现有假肢手的所有功能，但可以补充其他功能。”

研究团队认为，这些夹爪的潜在应用远远超出假肢领域。“我们认为，夹爪设计在从机器人假肢和食品加工到制药和电子制造等领域都有潜在应用，”Yin补充道。研究人员渴望与行业合作伙伴合作，以发现该技术的更多实际应用。

开发这些受剪纸启发的机器人夹爪是软体机器人领域的重要一步。这些夹爪在力量、精度和精细度之间取得平衡，显示出从医疗领域到制造业的广泛潜在应用。通过使用可生物降解材料，该技术的环境影响被最小化。随着与行业的合作展开，预计将发现这些多功能夹爪的更多创新用途。

图片展示了机器人夹爪的灵感来源——剪纸， 这是日本折纸艺术的一种变体。在剪纸中，纸张不仅被折叠，还被切割，从而产生从页面凸起的三维设计。