常涛2023-11-20 16:58

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解读科技前沿——软体机械手

【摘要】通过对软体机械手的发展、生产、应用等进行科普,展现我国改革开放以来科技发展给人民生产生活带来的积极影响,以此吸引更多有志青年加入到科研探索的行列,为我国科技发展做出贡献!


近年来,软体机械手作为热门领域迅猛发展,受到国内外研究学者广泛关注。科学家们对软体机械手的设计灵感源于何处?相较于传统的机械手它有些什么优势?在我们的生活中它将给我们带来哪些帮助……接下来,我们将带领大家对软体机械手进行探索,并从中发现我国改革开放以来科技发展给人民生产生活带来的积极影响。

软体机械手概念区别于传统的机械手,设计灵感往往来自于自然界的生物,如蚯蚓、海星和章鱼等。软体机械手运用橡胶、形状记忆合金(Shape Memory Alloys,SMA)和智能材料等柔性材料的天然柔顺性,降低控制的复杂程度,实现其良好的灵活性以及与人、环境的安全交互性,有着十分广阔的研究和应用前景。

传统的机械手通常由刚性部件和刚性接头构成,有限的自由度,使其只能用来执行单一任务,缺乏环境的适应性已经无法适应市场的要求。

从2009年开始,学术界开始寻求刚性材料和马达电机之外的机械解决方案,研究方向很快向仿生学靠拢。软体机械手凭借结构柔软度高、多自由度和连续变形能力等优势,得到了国内外研究学者的广泛关注。随着3D打印技术和新型智能材料发展成熟,软体机械手作为热门领域迅猛发展。

与传统机械手使用螺栓螺母等刚性部件连接不同,软体机械手材料之间的结合更多的是通过铸造、层压或使用粘合剂等方式。软体机械手常见的制造方式有失蜡铸造、软光刻技术、形状沉积制造、3D打印等。

目前软体机械手的驱动方式主要有物理驱动和化学驱动。物理驱动主要包括气动驱动、液压驱动、拉线驱动等。化学驱动,指通过化学燃料等进行驱动。其中,气动驱动凭借其质量轻、价格便宜、易于制造等优点,深受研究学者们的喜爱。

现阶段,软体机械手已经应用于生活中多个方面,比如在医疗领域中辅助康复、微创手术、仿生假手等,在工业制造中,生产线上工件的配送、组装和人机协作,在农业生产中果蔬的摘取、活物的抓取等。服务型机器人为实现安全的人机交互,也配备了软体机械手。

随着经济社会的发展,在生活服务、医疗康复、勘测救援、工业生产等方面,对软体机械手的需求日益增大。在可预见的未来,软体机械手将逐步走进我们的工作生活当中。虽然目前还处在起步阶段,随着国家的日渐重视,软体机械手将不断发展并广泛应用,掀起机器人领域的一场变革。

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