具有折纸风格的机器人指尖，具有变形功能

技术Xplore的Ingrid Fadelli

使用一对设计的变形指尖进行示例掌握。图片来源：Kan等。

为了执行涉及移动或处理对象的任务，机器人应根据这些对象的属性和它们周围的环境迅速调整其抓握和操纵策略。到目前为止，大多数已开发的机械手都具有固定的限制结构。因此，它们只能执行有限的运动，并且只能抓住特定类型的对象。

香港科技大学的研究人员最近开发了一种机械指尖，该指尖可以改变其形状并可以在三种不同的配置之间切换，从而可以抓握更多种类的物体。在今年的IEEE自动化科学与工程国际会议（CASE）上发表的一篇论文中概述了这种指尖的独特设计，其灵感来自日本著名的折纸艺术折纸。

两位从事这项研究的研究人员Kanzicheng和Zhang Yazhan Zhang通过电子邮件告诉TechXplore：“我们的研究受到当前研究和工业应用中两个常见观察的启发。” “第一个涉及在过去的研究中开发的平行夹具，这可能有助于实现工业自动化。这些夹具需要精心选择的抓取点，否则可能无法实现静态平衡。”

几十年来，研究人员一直在尝试开发技术来控制机械手的抓握姿势。但是，大多数现有方法都有明显的局限性，使它们无法很好地在不同对象之间进行概括。Kan，Zhang及其同事进行的这项研究的首要目标是开发一种指尖，该指尖可以轻松控制并且可以执行各种姿势。

由香港科学技术大学的Kan，Zhang及其同事开发的基于折纸的新形状变形指尖具有两个主要组成部分：柔软的折纸骨架（用作指尖的变形表面）和运动驱动的四连杆机构作为驱动和传输机制。

指尖的接触图元以三种变形模式显示。图片来源：Kan等。

研究人员在指尖的中央放置了一个球形接头，以实现三维自由旋转并支撑顶表面。此外，他们使用伺服电机（即一类旋转致动器）来独立控制放置在软折纸骨架上的四个叶片小面。

坎和张解释说：“通过在每个叶片小面上使用不同姿势的组合，可以针对不同的抓握模式实现多种配置，例如凸形，凹形和倾斜平面模式。” “这些模式可以通过我们的运动学模型进行模拟和预测。”

研究人员评估了他们的指尖在有效抓握机器人必不可少的动作上可以实现的三种变形模式。例如，他们测试了凸出模式在进行枢转和捏紧抓握，凹入模式用于进行力量抓握以及倾斜平面模式在手操作和重新定向方面的有效性。

总体而言，他们发现，他们开发的指尖具有许多有利的特征，包括能够根据手头的任务在不同的变形图元和抓握模式之间以及在稳定和灵巧的抓握模式之间快速移动的能力。指尖的配置可通过其使用的运动学模型进行有效地仿真和指导。

配置空间内的轨迹跟踪。图片来源：Kan等。

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 来源：TechXplore