当机器人具备应激反应——超快速响应软体手

        警用装备网讯： 应激反应是生物体的基本特征

　　膝跳、眨眼、缩手等应激反应

　　帮助人类应付各种突发情况

　　当机器人具备了生物体的应激反应能力

　　近日，国际着名学术期刊 Advanced Science (IF=16.806) 封底刊发了来自浙江大学 邹俊教授课题组的高速软体抓手的最新研究成果。林杨乔博士是论文的第一作者，邹俊教授为论文通讯作者。

　　论文A Bioinspired Stress‐Response Strategy for High‐Speed Soft Grippers 受到了捕蝇草捕食反射的启发，将应激反应策略应用于软体抓手上， 设计和制造了一种兼具快速响应和精确控制能力的软体抓手，这个软体抓手既能够接住高速飞来的棒球，还能够轻巧地抓取各种易碎的物体。

　　应激反应 是生物体的基本特征之一，动植物基于应激反应的方式对外界环境刺激做出快速反应。 一个典型例子是捕蝇草的捕食反射： 捕蝇草能够通过其柔软的末端叶瓣以极快的速度感知和捕食昆虫。 论文中提出的高速软体抓手(High-speed Soft Gripper)正是模仿了捕蝇草的应激捕食方式，通过双稳态软结构在预应力作用下的不稳定性，使 高速 软体 抓手 能够感知机械刺激并立即致动。

　　文中的高速软体抓手的设计受到了蜘蛛液压关节的启发，实现了可重复、可控的应激反应。为了适应捕猎需求，蜘蛛腿部的主要关节（即股骨-髌骨和胫骨-跖骨关节）内部完全充满了屈肌。而伸展腿部关节则是利用其前体血淋巴压力的增加。文中的高速软体抓手采用了类似的结构设计，使用预拉伸的弹性绳模拟收缩肌肉和肌腱，气动压力模拟血淋巴压力。

　　通过独特的双稳态结构，当手指感知到外界的触碰时，能够产生快速的弯曲跳变。

　　通过主动控制气压来改变跳变的敏感度。

　　也可以实现主动跳变。

　　利用其手指末端的被动感知的能力，完成物体的自动抓取。

　　适应不同形状的物体抓取。

　　无需传感器即可感知到递过来的瓶子。

       通过主动压力控制，进一步拓展了抓取的适应性。

　　轻巧地抓取蛋黄等易碎物品。

　　应激反应机制是生物体应对复杂多变环境的一种底层机制。尽管高等生物已经进化出了基于大脑的决策系统，但是仍然保留了这个底层机制对环境变化做出快速响应。类似的机制可以在一些简单的人工系统中看到，例如捕兽陷阱和电路中的热断路器。本文的工作取法自然，实现了软体机器手“快速”与“灵巧”的统一，使其兼具灵巧操作和快速抓取的能力，为下一代高性能软体机器人的设计提供了新的思路。

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