能抓蒲公英的机器人，中国科大研发出“多孔磁性软体抓手”

IT之家 10 月 29 日消息，中国科学技术大学将柔性材料与磁性科技结合，开发了多孔磁性软体抓手（PMSG），为机器人抓取带来了新可能。相关成果于 8 月底发表于《先进材料》。

传统刚性机器人试图抓取柔弱的生物体时，往往会出现“手太重”的情况。它们的末端抓手虽然强大精准，但在面对像蒲公英、去壳生蛋等脆弱的目标时，硬邦邦的金属“手指”容易施力过猛，造成不可挽回的损伤。

相比之下，软体抓手能像章鱼爪子一样轻柔包裹住目标，适应形状和大小各异的物体，比如细小的导线、摇摆的鱼。

中国科学技术大学李木军教授团队在软体抓手的基础上更进一步，开发了多孔磁性软体抓手 —— 结合柔软与磁性的“超级抓手”。

磁性软体抓手因其操作灵活、反应迅速，并且对生物体安全，特别适合用来精细处理那些脆弱的生物体。然而，传统磁性抓手在提升抓取力方面面临一个挑战：增加磁粉可以提高抓力，但同时也会使抓手变硬。这种硬度的增加往往导致抓手无法适应不同形状的物体，降低了其适应性和抓取效率。

为了解决这一问题，科研人员采用了一种创新的方法：将碳酸氢铵作为造孔剂，与磁性硅胶混合。在加热过程中，碳酸氢铵分解，形成无数微小的孔隙，这些孔隙不仅保持了抓手的高磁粉含量，还赋予了其优异的柔软性。

▲ 多孔磁软体抓手设计

此外，内部的孔隙能够吸收高速抓取时产生的冲击能量，使得抓手以更轻柔的方式抓取物体，减少了对脆弱物品的损害风险。表面的多孔结构还增加了抓手与物体接触时的摩擦力，进一步提高了抓取的稳定性和可靠性。

研究团队还进一步开发了可远程操作的多孔磁性软体抓手，克服了传统磁驱动抓手对大型电磁场线圈的依赖，更有利于与移动平台相结合。所设计的抓手能够与移动机器人集成，实现对小鸡的温和抓取与定点移动；还能与无人机集成，可以捕获水中的小鱼，并迅速地将它们进行远距离的安全转移。

▲ 软体抓手的多功能性展示：（a）抓取薄板和细线；（b）抓取鱼和蒲公英；（c）抓取去壳生蛋；（d）安全移取斑马鱼卵

IT之家附论文链接：

https://doi.org/10.1002/adma.202409173

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