近日，中國科學院沈陽自動化研究所機器人學研究室科研團隊在剛柔軟共融機器人設計與控制研究方面取得新進展，提出了一種基于自感知Kresling折紙驅動器的剛柔耦合抓手系統(tǒng)，為多功能、高集成度作業(yè)機器人系統(tǒng)設計提供了新思路。
該系統(tǒng)利用折紙結構的獨特幾何特性，通過單一電機驅動即可同時實現(xiàn)流體驅動和機械驅動，大幅降低了系統(tǒng)的復雜度。同時，科研團隊在折紙模塊內部嵌入了磁傳感系統(tǒng)，建立了解耦感知模型，實現(xiàn)了對驅動器高度和旋轉角度的實時高精度本體感知。此外，通過集成的電磁鎖緊機構，剛柔耦合抓手可在“柔順抓取模式”和“大負載混合模式”之間毫秒級切換。
科研團隊搭建了實驗平臺，對剛柔軟耦合機器人的抓取性能和抗擾動能力進行了系統(tǒng)評估。實驗結果表明，相比于單一柔性模式，開啟剛性外骨骼的混合模式將指尖輸出力提升了311%，實現(xiàn)了對重物和大負載物體的穩(wěn)定抓?。煌瑫r，基于內嵌感知的閉環(huán)控制，可有效提升系統(tǒng)在非結構化環(huán)境下的適應能力。
上述研究成果以A Soft-Rigid Coupled Gripper Driven by a Self-Sensing Origami Actuator for Compliant and Robust Grasping 為題，發(fā)表于機電一體化領域國際期刊 IEEE/ASME Transactions on Mechatronics，張道輝副研究員、趙新剛研究員為通訊作者。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金重大研究計劃等項目的支持。
該研究旨在利用剛柔模態(tài)切換優(yōu)勢解決剛柔性物體的無損操作難題，相關技術有望在今后的極地科考等場景下獲得應用。
未來極地科考應用場景
