中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）自動(dòng)化學(xué)院賴(lài)旭芝教授團(tuán)隊(duì)成功設(shè)計(jì)出一款結(jié)構(gòu)緊湊、性能優(yōu)異的剛-柔-軟結(jié)構(gòu)仿人手指。近日，該研究成果在《Nature》子刊《Nature Communications》上發(fā)表。
據(jù)了解，該項(xiàng)研究由中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）自動(dòng)化學(xué)院“智能機(jī)器人系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室”團(tuán)隊(duì)完成，團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人為賴(lài)旭芝教授，核心成員包括王亞午教授、孟慶鑫教授、吳俊東教授、張盼副教授與閆澤副教授。近年來(lái)，該團(tuán)隊(duì)持續(xù)致力于先進(jìn)智能機(jī)器人的設(shè)計(jì)、建模與控制研究，覆蓋氣動(dòng)、介電彈性體、液晶彈性體、磁驅(qū)動(dòng)及液態(tài)金屬機(jī)器人等多個(gè)前沿方向。
目前，研發(fā)兼具高承載能力、良好靈活性與安全可靠性，并適用于超薄、超脆物體的仿生手指仍面臨諸多挑戰(zhàn)。受人類(lèi)手指剛?cè)嵯酀?jì)結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出剛-柔-軟一體化設(shè)計(jì)理念，研制出由剛性管狀骨骼、柔性關(guān)節(jié)彈簧、氣動(dòng)薄膜驅(qū)動(dòng)器與軟體硅膠皮膚組成的仿人手指。該設(shè)計(jì)不僅保證了結(jié)構(gòu)的剛度、穩(wěn)定性與輕量化，還賦予手指出色的抗非自然變形能力與柔順輸出力，外層軟硅膠皮膚進(jìn)一步提升了設(shè)備的安全性、平滑度與耐用性。
同時(shí)，為驗(yàn)證其綜合性能，該團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了一系列抓取實(shí)驗(yàn)。雙指與三指抓持器在多種物體上均表現(xiàn)出卓越的抓取能力，可穩(wěn)定抓取質(zhì)量從12.1克至1254.5克不等、厚度從0.01厘米薄紙到24.3厘米大氣球的多樣物體，包括小番茄、生雞蛋黃、卷心菜、A4紙、鉛筆等，展現(xiàn)出廣泛的對(duì)象適應(yīng)性。
圖為裝有仿人手指的抓持器連續(xù)抓取豆腐
此外，在精細(xì)操作實(shí)驗(yàn)中，雙指抓持器對(duì)極易破損的豆腐進(jìn)行了連續(xù)20次無(wú)損抓取，抓取前后豆腐質(zhì)量損失不足初始質(zhì)量的1.5‰，表面無(wú)壓痕；對(duì)薄脆薯片的多角度抓取也實(shí)現(xiàn)了無(wú)斷裂、無(wú)掉落，體現(xiàn)出高順應(yīng)性與穩(wěn)定操控能力。
圖為裝有仿人手指的抓持器從多角度抓取薯片
賴(lài)旭芝表示：“該剛-柔-軟結(jié)構(gòu)仿人手指具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、成本低、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，能夠在復(fù)雜環(huán)境中實(shí)現(xiàn)對(duì)多種物體的穩(wěn)定、安全、靈巧抓取，不僅有望成為人類(lèi)手指的有效替代方案，也為醫(yī)療康復(fù)、智能服務(wù)、智慧農(nóng)業(yè)等機(jī)器人高敏作業(yè)場(chǎng)景提供了新的技術(shù)路徑。”（呂播陽(yáng)、孟慶鑫）
鏈接：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）賴(lài)旭芝教授團(tuán)隊(duì)在《Nature》子刊發(fā)表仿人手指研究成果-新華網(wǎng)
（原載 新華網(wǎng) 2025年11月19日）
鄂公網(wǎng)安備 42011102004169號(hào)
