你能想象機器人抓手能有多輕柔嗎?比如穩(wěn)穩(wěn)抓取去殼生蛋，安全轉移一枚斑馬魚卵……

　　近日，中國科學技術大學將柔性材料與磁性科技結合，開發(fā)了多孔磁性軟體抓手(PMSG)，為機器人抓取帶來了新可能。相關成果發(fā)表于《先進材料》。

仿生科技界的“溫柔力量”

　　傳統(tǒng)剛性機器人試圖抓取柔弱的生物體時，往往會出現(xiàn)“手太重”的情況。它們的末端抓手雖然強大精準，但在面對像蒲公英、去殼生蛋等脆弱的目標時，硬邦邦的金屬“手指”容易施力過猛，造成不可挽回的損傷。

　　相比之下，軟體抓手可謂機器人界的“柔情高手”。它們能像章魚爪子一樣輕柔包裹住目標，適應形狀和大小各異的物體。無論是細小的導線，還是搖擺的魚，它們都能應對自如。

　　中國科學技術大學李木軍教授團隊在軟體抓手的基礎上更進一步，開發(fā)了多孔磁性軟體抓手——結合柔軟與磁性的“超級抓手”。

速度與柔軟的平衡

　　磁性軟體抓手因其操作靈活、反應迅速，并且對生物體安全，特別適合用來精細處理那些脆弱的生物體。然而，傳統(tǒng)磁性抓手在提升抓取力方面面臨一個挑戰(zhàn)：增加磁粉可以提高抓力，但同時也會使抓手變硬。這種硬度的增加往往導致抓手無法適應不同形狀的物體，降低了其適應性和抓取效率。

　　為了解決這一問題，科研人員采用了一種創(chuàng)新的方法：將碳酸氫銨作為造孔劑，與磁性硅膠混合。在加熱過程中，碳酸氫銨分解，形成無數(shù)微小的孔隙，這些孔隙不僅保持了抓手的高磁粉含量，還賦予了其優(yōu)異的柔軟性。

多孔磁軟體抓手設計

　　此外，內部的孔隙能夠吸收高速抓取時產(chǎn)生的沖擊能量，使得抓手以更輕柔的方式抓取物體，減少了對脆弱物品的損害風險。表面的多孔結構還增加了抓手與物體接觸時的摩擦力，這進一步提高了抓取的穩(wěn)定性和可靠性。

　　這種將多孔結構引入磁性硅膠彈性體制造抓手的方法，使抓手具備高磁化、低模量和粗糙表面的特點，使其在保持強大抓取力的同時，也能夠適應各種不同的場景，展現(xiàn)出柔軟與速度的完美平衡。

開啟生物世界新互動

　　多孔磁性軟體抓手擁有廣泛的應用前景。它不僅是實驗室里的“黑科技”，未來，它還可能會成為醫(yī)療微操作領域的新技術，幫助醫(yī)生輕柔無損地抓取精細的細胞樣本。

　　研究團隊還進一步開發(fā)了可遠程操作的多孔磁性軟體抓手，克服了傳統(tǒng)磁驅動抓手對大型電磁場線圈的依賴，更有利于與移動平臺相結合。所設計的抓手能夠與移動機器人集成，實現(xiàn)對小雞的溫和抓取與定點移動;還能與無人機集成，可以捕獲水中的小魚，并迅速地將它們進行遠距離的安全轉移。

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。

　　多孔磁性軟體抓手在未來的野外生物樣本收集和生物醫(yī)學研究中或將發(fā)揮更加重要的作用。這一技術為未來的機器人與生物世界互動開啟全新篇章。