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受章魚啟發(fā)設(shè)計的手套在實驗室中拾取水下的各種物體

圖片來源：美國弗吉尼亞理工大學(xué)

美國弗吉尼亞理工大學(xué)邁克爾·巴特利特領(lǐng)導(dǎo)的一個研究團(tuán)隊受章魚的啟發(fā)，開發(fā)出一種章魚仿生手套，能夠牢牢抓住水下物體。他們的研究被選為13日《科學(xué)進(jìn)展》的封面。

任何曾試圖在水中抓住游動的魚的人都知道，人類在陸地上游刃有余的手指很難抓住水下物體。機械工程系助理教授巴特利特表示，大自然中，章魚強大的粘合力是其靈感來源。

章魚，又稱八爪魚，是地球上最獨特的生物之一。它們的八只手臂可以在水生環(huán)境中抓住無數(shù)物體。這些手臂上覆蓋著由肌肉和神經(jīng)系統(tǒng)控制的吸盤，每個吸盤形狀像柱塞的末端，提供了強大的抓取能力。在吸盤的寬闊外緣與物體形成密封后，肌肉收縮并放松邊緣后面的杯狀區(qū)域，以增加和釋放壓力。當(dāng)許多吸盤貼住物體時，就會產(chǎn)生一種強力黏合劑。

研究人員表示，章魚可根據(jù)需要迅速激活和釋放黏合劑，還可通過處理不同的化學(xué)和機械傳感器的信息，控制著八只手臂上的2000多個吸盤。

此次，研究人員設(shè)計了一種可發(fā)揮與章魚吸盤相同功能的手套，稱為“八爪手套”（Octa-glove）。

通過將柔軟的、響應(yīng)性強的黏合材料與嵌入式電子設(shè)備（一組微型激光雷達(dá)光學(xué)接近傳感器）相結(jié)合，研究人員使手套成功模擬了章魚的神經(jīng)和肌肉系統(tǒng)。只需要將手套移向一個物體，它就會對物體進(jìn)行抓取。整個過程中，佩戴者無需進(jìn)行任何按鈕操作。

在測試中，研究人員利用手套迅速撿起和釋放平板物體、金屬玩具、圓柱體、曲柄勺子，以及超軟的水凝膠球。通過重新配置傳感器網(wǎng)絡(luò)以利用所有傳感器進(jìn)行物體檢測，他們還能夠抓取更大的物體，如盤子、盒子和碗。由硬質(zhì)和軟質(zhì)材料組成的扁平、圓柱形、凸面和球形物體被黏附并抓起，即使用戶沒有通過抓握來拾取物體。

研究人員表示，將來這種手套可能在水下抓取軟機器人領(lǐng)域派上用場，也能用于相關(guān)輔助技術(shù)和醫(yī)療保健中，以及在組裝和操控潮濕物體時發(fā)揮作用。（張佳欣）