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机器人软抓手是一个重要且不断扩展的研究领域。它主要是利用柔性材料的特性和生物形状设计，以一定的驱动模式与外部环境进行交互的独特装置。由于自动化需求的不断增加，医疗操作、辅助维护、陆地救援、水下抓取和空间操纵等领域对机器人夹持器的需求越来越大。然而，对于需要高度适应和交互的特定活动，传统的刚性夹具并不是理想的选择或最佳设计。由于软抓手由柔性材料制成，因此可以安全灵活地与周围环境相互作用，可以发挥更良好的抓取作用。

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在解决各种工程问题时，大自然一直是人类的绝佳灵感来源。例如，飞机机翼的灵感来自于鸟类的翅膀。同样，一些动物一直是科学家和工程师设计软机器人和软抓手的重要灵感来源。不同的仿生原型也赋予了软抓手不同的特性。来自于章鱼、水母、海葵、大象、壁虎、变色龙等生物原型的机器人软抓手的仿生学设计的重要方向（图2）。

图2 |不同的仿生原型

对于研究人员来说，研究机器人软抓手最直观的信息通常是外观。机器人软抓手通常根据其形态进行分类。作者比较并总结了各种设置中存在的夹具属性，发现针对不同的任务环境设计具有不同特性的软质夹具非常重要。因此，作者分别从手指数量、关节数量等方面进行分类（图3），探索了不同的机器人软抓手的设计和驱动方法。从基本结构的角度来看，指关节之间的变化会导致整体功能和结构之间约束的变化。虽然，简单的结构往往适应性更加优越，但不可否认的是，更复杂、更灵活的机器人软抓手结构是未来研究的方向。

图3 | 几种不同形状和结构的机器人软抓手

为了提高机器人软抓手的性能，灵活有效的抓取模式至关重要。研究人员根据不同的抓取任务，利用不同的驱动技术来驱动精致的机器人软抓手，该文章比较和总结了不同驱动方法的特点（图4）。一般来说，最常用的是气压和液压驱动的压力驱动模式，它可以通过柔性材料的引导来完成物体抓取的任务。机械驱动作为一种较为发达、稳定的惯用驱动技术，可以通过多段式结构实现伪软件的形式，更加灵活可控。同时，相关学者还将电驱动和粒子技术引入到机器人软抓手领域，从而解决一些具体问题。

图4 |具有触觉感知的机器人软抓手在水下与医疗方面给的应用

文章作者全面的调研了目前国内外学者在软体抓手机器人技术领域及其在尖端应用中的实际进展，作者提出了以下4点需要解决的挑战和可以探索的未来研究方向：

1）成本和效率：医疗领域应用的挑战之一是软抓手的成本。智能化手术是机器人软抓手的一个主要医学应用方向，这就要求机器人软抓手在微纳尺度上具有优越的操作执行能力和操作精度。此外，考虑到靶向治疗在操作过程中的定向和在尺度上是微纳级别的特性，软抓手在微纳医疗领域的应用还需要在操作精度和响应速度上进一步突破。

2）结构灵活性和稳定性：在机器人辅助应用领域，例如可穿戴系统中使用的机器人软抓手，软抓手结构的灵活性和稳定性非常重要。然而，可穿戴系统更面向实际应用，这会导致软抓手的实验室研究与可穿戴系统的实际使用需求之间的差距。如何在软抓手的材料和结构方面深入研究，以促进机器人系统设计向更加智能化、灵活化的方向发展，是提高机器人软抓手在辅助应用中的适应性的关键点。

3）工业食品领域的应用：食品行业使用的机器人软抓手需要保证机器人软抓手与食品之间的柔性接触能够实现无损抓取。然而，可用于食品工业的夹具存在着柔性接触问题（例如，应变线性度差和重复精度不足）。此外，在不同行业的、更复杂的应用中应用机器人软抓手具有一定难度。结合刚性工业机器技术之后，一定的功能互补可以有效弥补软体机器人系统的缺点，还能兼顾灵活性、抓取性和可控性。使机器人软抓手能够更广泛地应用于汽车装配等领域。

4）水下环境的适应性和稳定性：机器人软抓手在水下环境，特别是深海作业中的实际应用需求日渐增长。然而海洋环境中的压力严重限制了软抓手所采取的传统驱动方式。因此，需要研究智能新型复合材料，设计出基于新型复合材料的机器人软抓手。从而解决软抓手在水下高压环境下的驱动问题，并且提高软抓手在接触海水时间久之后会需要的耐腐蚀性。

总体而言，机器人软抓手未来的研究方向应着眼于解决成本和效率问题，提高结构灵活性和稳定性，促进其在各行业的应用，并优化其水下抓取性能。通过解决这些挑战，可以进一步开发机器人软抓手并在广泛的应用中使用。

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