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章鱼仿生手套可牢牢抓住水下物体

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来源:科技日报 | 2022-07-15 14:22:23
科技日报 | 2022-07-15 14:22:23
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受章鱼启发设计的手套在实验室中拾取水下的各种物体

受章鱼启发设计的手套在实验室中拾取水下的各种物体

图片来源:美国弗吉尼亚理工大学

  科技日报北京7月14日电 (实习记者张佳欣)美国弗吉尼亚理工大学迈克尔·巴特利特领导的一个研究团队受章鱼的启发,开发出一种章鱼仿生手套,能够牢牢抓住水下物体。他们的研究被选为13日《科学进展》的封面。

  任何曾试图在水中抓住游动的鱼的人都知道,人类在陆地上游刃有余的手指很难抓住水下物体。机械工程系助理教授巴特利特表示,大自然中,章鱼强大的粘合力是其灵感来源。

  章鱼,又称八爪鱼,是地球上最独特的生物之一。它们的八只手臂可以在水生环境中抓住无数物体。这些手臂上覆盖着由肌肉和神经系统控制的吸盘,每个吸盘形状像柱塞的末端,提供了强大的抓取能力。在吸盘的宽阔外缘与物体形成密封后,肌肉收缩并放松边缘后面的杯状区域,以增加和释放压力。当许多吸盘贴住物体时,就会产生一种强力黏合剂。

  研究人员表示,章鱼可根据需要迅速激活和释放黏合剂,还可通过处理不同的化学和机械传感器的信息,控制着八只手臂上的2000多个吸盘。

  此次,研究人员设计了一种可发挥与章鱼吸盘相同功能的手套,称为“八爪手套”(Octa-glove)。

  通过将柔软的、响应性强的黏合材料与嵌入式电子设备(一组微型激光雷达光学接近传感器)相结合,研究人员使手套成功模拟了章鱼的神经和肌肉系统。只需要将手套移向一个物体,它就会对物体进行抓取。整个过程中,佩戴者无需进行任何按钮操作。

  在测试中,研究人员利用手套迅速捡起和释放平板物体、金属玩具、圆柱体、曲柄勺子,以及超软的水凝胶球。通过重新配置传感器网络以利用所有传感器进行物体检测,他们还能够抓取更大的物体,如盘子、盒子和碗。由硬质和软质材料组成的扁平、圆柱形、凸面和球形物体被黏附并抓起,即使用户没有通过抓握来拾取物体。

  研究人员表示,将来这种手套可能在水下抓取软机器人领域派上用场,也能用于相关辅助技术和医疗保健中,以及在组装和操控潮湿物体时发挥作用。

编辑:颜妮 责任编辑:冯思谣
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