来自北卡罗来纳州立大学的工程研究人员展示了一种新型的灵活的机器人抓手，它能够在不打破蛋黄的情况下提起精致的蛋黄，并且精确到可以提起一根人类的头发。资料来源：北卡罗来纳州立大学的Jie Yin

来自北卡罗来纳州立大学的工程研究人员展示了一种新型的柔性机器人抓手，它能够在不打破蛋黄的情况下提起精致的蛋黄，并且精确到可以提起一根人类的头发。这项工作在软体机器人和生物医学技术方面都有应用。

这项工作借鉴了kirigami艺术，它涉及切割和折叠二维（2D）材料片，形成三维（3D）形状。具体来说，研究人员开发了一种新的技术，包括使用kirigami将二维片材转化为弯曲的三维结构，方法是在大部分材料上切割平行的缝隙。三维结构的最终形状在很大程度上由材料的外部边界决定。例如，一个具有圆形边界的2D材料将形成一个球形的3D形状。

关于这项工作的论文的第一作者、北卡罗来纳州的博士生Yaoye Hong说："我们已经定义并演示了一个允许用户逆向工作的模型，如果用户知道他们需要什么样的弯曲的三维结构，他们可以使用我们的方法来确定他们需要在二维材料中使用的边界形状和缝隙模式。而且通过控制材料的推拉方向，可以对最终结构进行额外的控制。"

论文的通讯作者、北卡罗来纳州立大学机械和航空航天工程系副教授Jie Yin说："我们的技术比以前将二维材料转化为弯曲的三维结构的技术要简单得多，它使设计者能够从二维材料中创建各种各样的定制结构。"

研究人员通过创造能够抓取和提升从蛋黄到人的头发的物体的抓手，证明了他们技术的实用性。

Yin说："我们已经表明，我们的技术可以用来创造能够抓取和移动甚至是极其脆弱的物体的工具。"

尹说："传统的抓取器牢牢地抓住一个物体--它们通过对它们施加压力来抓住东西。当试图抓取脆弱的物体，如蛋黄时，这可能带来问题。但是我们的抓手基本上是围绕着一个物体，然后把它抬起来--类似于我们用手握住一个物体的方式。这使我们能够在不牺牲精度的情况下'抓取'和移动甚至是脆弱的物体。"

然而，研究人员指出，还有许多其他潜在的应用，例如使用该技术来设计符合关节形状的生物医学技术，比如人类的膝盖。

Yin说："想想看，智能绷带或监测设备能够随着你的膝盖或肘部弯曲和移动。"

Yin说："这是概念验证工作，表明我们的技术可行。我们现在正在将这项技术整合到软体机器人技术中，以解决工业挑战。我们还在探索如何利用这项技术来创造可用于对人类膝关节进行保暖的设备，这将具有治疗作用。我们愿意与行业伙伴合作，探索更多的应用，并找到将这种方法从实验室推向实际用途的方法。"

这篇题为 "边界曲率引导的可编程形状变形Kirigami片 "的论文将于1月26日发表在《自然通讯》杂志上。这篇论文的共同作者是北卡罗来纳州立大学机械和航空航天工程系Andrew A. Adams特聘教授Yong Zhu；以及北卡罗来纳州立大学的博士生Yinding Chi, Shuang Wu, Yanbin Li。