北卡罗来纳州立大学的工程研究人员展示了一种新型灵活的机器人抓具，它能够在不弄碎蛋黄的情况下提起精致的蛋黄，并且其精度足以提起一根人的头发。功劳:杰因，北卡罗来纳州立大学来自北卡罗来纳州立大学的工程研究人员展示了一种新型的可伸缩的机器人抓具，它能够在不打碎蛋黄的情况下举起精致的蛋黄，并且精确到足以举起一根头发。这项工作在软机器人和生物医学技术方面都有应用。该作品借鉴了基里加米的艺术，包括切割和折叠二维(2D)材料以形成三维(3D)形状。具体来说，研究人员开发了一种新技术，包括使用kirigami，通过在材料的大部分上切割平行的狭缝，将2D片转换成弯曲的3D结构。三维结构的最终形状在很大程度上由材料的外部边界决定。例如，具有圆形边界的2D材料将形成球形3D形状。
“我们已经定义并展示了一个允许用户逆向工作的模型，”论文第一作者、北卡罗来纳州立大学博士生洪说。“如果用户知道他们需要哪种弯曲的3D结构，他们可以使用我们的方法来确定他们需要在2D材料中使用的狭缝的边界形状和图案。并且通过控制材料被推动或拉动的方向，可以对最终结构进行额外的控制。”
“我们的技术比以前将2D材料转换成弯曲的3D结构的技术要简单得多，它允许设计师从2D材料中创建各种各样的定制结构，”该论文的对应作者、数控国家机械和航空航天工程副教授解茵说。
研究人员展示了他们的技术的实用性，他们创造了能够抓取和提升从蛋黄到头发的物体的抓具。
“我们已经表明，我们的技术可以用来创造工具，能够抓住和移动即使是极其脆弱的物体，”尹说。
“传统的抓取器牢牢地抓住一个物体——它们通过对物体施压来抓取物体，”尹说。“当试图抓住易碎的物体，如蛋黄时，这可能会带来问题。但是我们的抓手本质上是围绕一个物体，然后举起它——类似于我们用手握住一个物体的方式。这让我们能够“抓住”甚至移动精致的物体，而不会牺牲精度。”
然而，研究人员指出，还有许多其他潜在的应用，例如使用该技术设计符合关节形状的生物医学技术——比如人类膝盖。
“想想智能绷带或监测设备，能够弯曲和移动你的膝盖或肘部，”尹说。
“这是证明概念的工作，展示了我们的技术工作，”尹说。“我们现在正在将这项技术集成到软机器人技术中，以应对工业挑战。我们也在探索如何利用这种技术来创造能够给人类膝盖提供温暖的装置，这将具有治疗用途。
“我们愿意与行业合作伙伴合作，探索其他应用，并找到将这种方法从实验室转移到实际应用的方法。”
这篇论文“边界曲率引导的可编程形状变形基里加米表”将于1月26日发表在《自然通讯》杂志上。该论文由朱勇合著，他是北卡罗来纳州机械和航空航天工程的安德鲁·亚当斯杰出教授；和李，他们都是北卡州立大学的博士生。
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