雖然許多機械手臂竭盡所能想要模仿人類的手,但至今還是無法像手指在強度、精準度、柔軟度等項目同時達成平衡。美國北卡羅萊州立大學近期發表了一款機械手臂末端,參考日本傳統藝術的紙雕技巧組成,有機會同時兼顧溫柔與強度之間的平衡。
日本的傳統紙雕藝術 Kirigami 與摺紙的關係十分密切,原本2D平面的紙張經過切割與摺疊,形成特定的3D立體形狀,在近代常被用來製作精巧的立體卡片、建築物模型等小型的作品。而美國北卡羅萊州立大學本次發表的機械手臂末端,與常見、直覺的機械爪子非常不同,這款手臂末端的結構由扁平的材料經過多層細密切割而來,在經過扭曲與拉伸轉折之後,構成「一團」具有許多細密空間的機械爪。雖然看起來非常不直覺,卻能夠舉起高達自身重量1萬6千倍的物品、也能夠抓住一滴水或是超薄的微細纖維,精準度也足以翻動書頁。

由於賦予此款夾具這些功能特性的重點來自於材料被切割與扭曲的方式,而不是材質本身,因此未來有需要的話,甚至可能可以選擇以可以回收或分解的材料來製作機械爪的部分,來因應一些處理食物或是生物、醫學材料的需求。

而除了在一般的機械手臂上進行測試,研究人員也挑戰將此款機械爪與由機電所控制的義肢串聯,這類義肢多半提供給手部有損傷的人協助生活使用。實驗證明了在日常的情境下,機械爪可以運作得非常良好,像是可以勝任翻開書頁以及摘取藤蔓上的葡萄的工作,甚至可以進行一些現在常見的義肢有困難的任務,像是拉拉鍊、撿起硬幣等工作。新款的機械爪無法取代現行義肢所有的功能,但可以很輕易的作為輔助補充,讓使用者的生活更便利。
除了輔助使用者的日常生活,新款機械爪兼顧平衡了強度、精密、靈活的設計,被期待未來有機會在需要精準操作的製藥、電子製造領域有更多潛在運用的空間。
參考資料:Robotic Grippers Offer Unprecedented Combo of Strength and Delicacy | NC State News (ncsu.edu)

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