四川大学蒲伟团队在柔性机器人动态目标捕获机制研究获进展

近日，四川大学空天科学与工程学院蒲伟研究员团队在柔性机器人动态目标捕获机制方面取得重要进展，其成果在Nature子刊《Nature communications》在线发表，题为“Finger-palm synergistic soft gripper for dynamic capture via energy harvesting and dissipation”。空天学院博士研究生张印为论文第一作者，蒲伟研究员为论文通讯作者，空天学院为论文的第一完成单位和通讯作者单位。

自然界多种生物体通过能量储存和交换的方式，保持其在受到扰动后仍然具有较好的稳定性。例如，多足动物肌肉骨骼系统中的弹性储能决定了它们的运行动力。鸟类通过向上倾斜身体并伸展腿脚以吸收鸟类栖息时的动能来保持机体平衡。人类灵巧的手能够通过肌肉、骨骼和皮肤等多种组织的协同作用，牢牢抓住快速飞行的篮球或手球。传统的刚性机器人（机器），常采用一些缓冲装置，如典型的弹簧连杆机构、阻尼器等，来吸收外界干扰载荷的能量。对于高动态目标，其巨大的碰撞动能很容易使目标物体和刚性机器人本体都变得脆弱，造成不可逆的破坏。用软材料构建具有新功能的新型机器人系统是当前机器人领域研究的前沿，这些柔性系统有望与自然、非结构化环境和人类更有效地和更安全的交互。

蒲伟研究员团队致力于探索动态目标碰撞过程界面力演化机制和能量调控方法，本研究是该团队在相关领域的最新突破。这项研究面向动态目标柔性捕获提出了一种指-掌协同快速能量收集和耗散策略，建立了碰撞界面激励系统动力学模型，揭示了刚-柔碰撞能量收集与耗散机制，结果表明这种机制能使软抓手在数毫秒内耗散和收集目标动能，收集的能量能同步转移到抓手以改善其抓力和响应速度，为可靠和迅速捕获高速目标提供了一种途径。团队还结合前期在柔性机器人抓手方面的研究（Soft Rob. 9, 531–541 (2022)），构建了指-掌协同动目标捕获样机系统，展示了捕获系统能量收集和耗散能力的可控可调性能和适应更为广泛的目标和应用场景的可能性。这些研究成果为推进机器人技术的发展以实现动态目标的动态捕获提供了新的思路。

来源：四川大学

https://www.nature.com/articles/s41467-022-35479-9