马德里卡洛斯三世大学（UC3M）与纳瓦拉公立大学（UPNA）的教授团队开发出一种柔性机械爪（soft robotic gripper）。它不仅能够抓取和固定物体，还可以在不失去握力的前提下，对其手指间的物体进行操作和重新定位。研究人员解释称，这是目前几乎没有任何柔性机械爪能够实现的功能，具有广泛的应用前景，涵盖从处理易碎或不规则形状物体到在人类身边无安全风险地工作等诸多领域。

该研究成果近期发表于科学期刊《仿生与仿生学》（Bioinspiration & Biomimetics）。论文作者包括纳瓦拉公立大学工程系教授卡洛斯·雷拉尼奥·吉贝尔特（Carlos Relaño Gibert），以及卡洛斯三世大学系统工程与自动化系机器人实验室（RoboticsLab）教授孔塞普西翁·A·蒙赫·米查雷特（Concepción A. Monje Micharet）、阿尔贝托·罗德里格斯-桑斯（Alberto Rodríguez-Sanz）和里斯贝斯·梅纳（Lisbeth Mena）。该机械爪的组装与运行过程均可在YouTube平台的相关视频中观看。

相比传统刚性工业机器人的优势

研究作者指出，传统的工业机器人由刚性部件构成，虽然精度很高，但也非常笨拙：它们需要提前获知所抓取物体的准确形状，一旦出现误差，就可能损坏物体或伤及途经人员。“而柔性机器人技术则提出了相反的理念：采用柔性材料制造机器人，使其能够自动适应所接触的物体，就像我们的手指无需思考就能自然贴合杯子一样。这使得它们特别适合处理易碎或形状不规则的物体，并在人群附近安全工作。”他们详细说明道。

本次研发的机械爪的新颖之处在于，此前大多数机械爪“只懂得抓取和保持，仅此而已”。研究团队指出：“这款机械爪拥有三个柔性手指，每个手指具备三个自由度，除了能够弯曲之外，还能绕自身的基座旋转。通过协调这些运动，机械爪可以使物体在手指间滚动并重新调整其朝向，同时全程保持紧握。”

“这就好比我们拿起一个罐子并在手中转动它以阅读标签而无需将其放在桌上，或者像拧下灯泡时的动作一样。这种对人类来说不假思索的动作，对于机器人而言却可能极其困难。而区别恰恰就在于此：大多数柔性机械爪懂得如何抓取物体，却不知道随后该如何处理它。而我们的机械爪可以在不放手的情况下重新调整物体的摆放位置。这并不是为了模仿人类的手，而是为了赋予机器人更多我们日常操作物体时所具备的这种灵巧度。”他们总结道。此外，该机械爪采用了模块化设计。也就是说，构成机械爪的三个手指可以单独安装和拆卸，如果其中一个损坏，只需更换该手指即可，无需更换整个机械爪。

实验结果表明，该系统能够非常可靠地维持握力。测试中使用了形状差异巨大的各种物体，包括水瓶、立方体、纸巾盒、指尖陀螺、3D打印模型、橡皮鸭、多款毛绒玩具、螺丝刀以及一朵人造玫瑰。

在应用方面，该机械爪可用于任何需要机器人调整物体握持姿态而无需先松开再重新抓取的任务：从零部件装配前的定向调整，到食品、物流或实验室等行业中易碎或不规则物体的处理。此外，它在协作机器人和护理机器人领域也具有极高的应用价值，在这些领域中，机器人必须不断适应周围环境，并与人类共同安全工作。

该项研究获得了西班牙科学、创新与大学部通过西班牙国家研究局资助的 ADAPTA 项目和 SIROCO 项目的资金支持，并得到了欧盟欧洲区域发展基金（FEDER）的资助。具体而言：SIROCO项目（PID2023-147343OB-I00）由 MICIU / AEI / 10.13039/501100011033 及欧盟 FEDER 资助；ADAPTA项目（PLEC2023-010218）由 MICIU / AEI / 10.13039/501100011033 资助。