約翰斯?霍普金斯大學(xué)研制出“懂分寸”的機(jī)械手：可自適應(yīng)調(diào)整握力
2025-3-10 來(lái)源：- 作者：-
約翰斯?霍普金斯大學(xué)的工程師研發(fā)出一款新型仿生手，它能像人手一樣靈活抓握毛絨玩具、水瓶等日常用品，并能根據(jù)物體形狀和材質(zhì)調(diào)整力度，確保穩(wěn)妥拿取而不會(huì)損壞物品或失手。
傳統(tǒng)的機(jī)械手要么過(guò)于剛硬，難以適應(yīng)不同材質(zhì)的物品，要么過(guò)于柔軟，缺乏穩(wěn)定性。而這款混合設(shè)計(jì)的仿生手則兼具剛性與柔性，為手部截肢者提供了更自然的抓握體驗(yàn)，同時(shí)也讓機(jī)械手臂在與外界交互時(shí)更加靈活。
這項(xiàng)研究成果已于 3 月 5 日在《Science Advances》期刊上發(fā)表。
“我們一直希望打造一款能夠真正模擬人手運(yùn)動(dòng)和觸感的仿生手，讓截肢者在使用時(shí)感覺(jué)像自己的手一樣自然。”該研究的負(fù)責(zé)人、生物醫(yī)學(xué)工程師斯里拉瑪納?桑卡爾表示，“我們的目標(biāo)是讓他們可以安全自如地使用這只手，與親人接觸時(shí)不必?fù)?dān)心力度過(guò)大。”
這款仿生手由前臂肌肉信號(hào)控制，能夠靈活調(diào)整抓握力度。
該設(shè)備結(jié)合了 3D 打印的內(nèi)部骨架和橡膠狀聚合物材料，手指配備三層觸覺(jué)傳感器，模擬人類皮膚的分層結(jié)構(gòu)，使其不僅能感知觸碰，還能識(shí)別物體形狀和材質(zhì)。它的每個(gè)充氣軟關(guān)節(jié)都可通過(guò)前臂肌肉操控，并結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，提供更逼真的觸覺(jué)反饋。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該仿生手能精準(zhǔn)識(shí)別并拿住 15 種物品，包括柔軟或易碎的毛絨玩具、洗碗海綿，以及較硬的金屬水瓶和菠蘿等，整體操作準(zhǔn)確率達(dá) 99.69%。在測(cè)試中，它僅用三根手指就能穩(wěn)穩(wěn)拿起裝滿水的塑料杯，而不會(huì)擠壓變形。
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