近日，中國科學院深圳先進技術研究院醫工所微創中心副研究員李英田課題組，與同濟大學、北京郵電大學在《IEEE - ASME機械電子學匯刊》上合作發表最新研究成果。

抓持作為動物和機器人的基本功能，對于捕食和物體操縱具有重要意義。隨著軟性機器人技術在過去幾十年的迅猛發展，軟性夾持器由于其較高的柔韌性與適應性，在材料、尺度、驅動方法、結構配置等各個領域得到了廣泛應用。然而，大多數軟性夾持器在實際應用中速度太慢，在不損害功能的前提下實現高速夾持仍然是一個挑戰。

對此，研究團隊提出了一種基于折展型可調雙穩態結構的可編程雙穩態執行器，能夠實現抓持器跨尺度地、快速地、多樣化地、選擇性地抓取。該雙穩態執行器可進行編程使其處于穩態與臨界態之間的中間態，并且降低能量勢壘，當外界施加的觸發力，使結構存儲的應變能突破能量勢壘時，雙穩態結構將發生失穩并快速躍變至另一穩態。

與傳統的雙穩態機構不同，超可調雙穩態結構在切換穩態時，采用了一種中間位置的拉動策略。這種設計使得機構可以根據中間位置的高度調節內部能量，并通過微小的外界擾動快速切換到下一個穩態，靈敏度遠高于傳統雙穩態結構。

為了驗證可折展型超可調雙穩態結構的能力，研究團隊進行了一系列實驗，結果表明，當重新編程為超靈敏狀態并降低最小能量壁壘時，誘發快速切換所需的觸發力可以降低到其最大值的0.005倍以下。在此過程中，僅需要0.001毫焦的最小能量，便可觸發13.1毫焦的快速能量釋放，利用該特性可以實現對不同重量物體的選擇性抓取。在水下環境中，超靈敏狀態的夾持器能夠在0.18秒內對游動的魚類的接觸做出響應并進行捕獲。

研究團隊設計的可折疊型可編程雙穩態執行器頗具潛力，可應用于各個領域，如生產制造、醫療保健、救援任務等。這項技術的發展將推動機器人領域的創新，并提供一個更加高效和精確的抓取解決方案。

審核編輯：黃飛