科学家们基于多种材料创造了柔软且可伸缩的机器人手

基于软材料的机器人通常更善于复制人类和动物的外观、动作和能力。虽然现在有无数的软机器人，但由于其组件成本高或制造工艺复杂，其中许多很难大规模生产。

葡萄牙科英布拉大学(University of Coimbra)的研究人员最近开发出了一种新型的柔软机械手，价格更便宜，制造起来也更容易。他们的设计在《生化系统》(Cyborg and Bionic Systems)中被介绍，将软致动器与外骨骼集成在一起，两者都可以使用可扩展的技术生产。

“大多数机器人都是由刚性材料制成的。”进行这项研究的研究人员之一Pedro Neto告诉Tech Xplore。然而，当我们观察动物时，我们注意到它们的身体可以由坚硬的部分(骨骼)和柔软的部分(如肌肉)组成。有些动物，比如蚯蚓，是完全软体的。从大自然中汲取灵感，我们预计下一代机器人将包含由柔软材料制成的部件，或者在某些情况下，它们可以完全是软体的。”

与刚性机器人相比，软机器人系统可能更安全，并且可以在室外和室内环境中更好地与人类或动物共存。例如，如果它们与周围的人类、动物或物体发生碰撞，这些机器人就不太可能造成重大损害或伤害。

Neto和他的同事们最近工作的主要目标是开发一种既安全又负担得起的新型软机械手。理论上，这样的手更容易大规模部署，从而推动机器人领域的新研究和创新。

Neto解释说:“我们利用有限元分析来优化设计，然后再进行物理制造，从而降低了原型成本。通过直接在软材料上打印一些部件，在刚性材料上打印模具，常规3D打印的使用被证明是有效的。”

Neto和他的同事们创造的柔软的机器人手是基于几种不同的材料。它精心设计的结构是为了复制人手的外观和功能，重现他们的动作和能力。

Neto说:“机器人手的结构包括五个软驱动器，每个驱动器对应一个手指，以及一个外骨骼，以提高手指的可弯曲性。一个开关控制器保持指定的手指弯曲角度，使手能够有效地抓住不同形状、重量和尺寸的物体。”

到目前为止，研究人员在一系列模拟和实验中评估了他们的机器人手的性能。他们的初步结果非常有希望，因为这只手可以成功地抓住许多不同形状、重量和大小的物体。

Neto说:“主要贡献在于集成的设计制造系统，该系统利用有限元分析在制造之前优化设计。这一成就有可能增加柔软机械手的可及性，同时降低成本，消除通常耗时的设计制造过程，这些过程通常依赖于资源密集型的迭代工作流程。”

未来，这组研究人员开发的柔软机械手可以被学术团队和个人机器人专家用来测试新的人工智能(AI)算法和其他旨在提高机器人能力的计算工具。此外，它的设计可以为低成本制造人形机器人开辟新的道路，这些机器人可以帮助人类进行日常活动。

Neto补充说:“我们接下来的研究将集中在改进软执行器和传感器的制造上，旨在提高软机器人对更广泛受众的可访问性。利用人工智能控制软机器人是我们正在研究的另一个课题。”