來自北卡羅來納州立大學的工程研究人員展示了一種新型的靈活的機器人抓手，它能夠在不打破蛋黃的情況下提起精致的蛋黃，并且精確到可以提起一根人類的頭發。資料來源：北卡羅來納州立大學的Jie Yin

來自北卡羅來納州立大學的工程研究人員展示了一種新型的柔性機器人抓手，它能夠在不打破蛋黃的情況下提起精致的蛋黃，并且精確到可以提起一根人類的頭發。這項工作在軟體機器人和生物醫學技術方面都有應用。

這項工作借鑒了kirigami藝術，它涉及切割和折疊二維（2D）材料片，形成三維（3D）形狀。具體來說，研究人員開發了一種新的技術，包括使用kirigami將二維片材轉化為彎曲的三維結構，方法是在大部分材料上切割平行的縫隙。三維結構的最終形狀在很大程度上由材料的外部邊界決定。例如，一個具有圓形邊界的2D材料將形成一個球形的3D形狀。

關于這項工作的論文的第一作者、北卡羅來納州的博士生Yaoye Hong說："我們已經定義并演示了一個允許用戶逆向工作的模型，如果用戶知道他們需要什么樣的彎曲的三維結構，他們可以使用我們的方法來確定他們需要在二維材料中使用的邊界形狀和縫隙模式。而且通過控制材料的推拉方向，可以對最終結構進行額外的控制。"

論文的通訊作者、北卡羅來納州立大學機械和航空航天工程系副教授Jie Yin說："我們的技術比以前將二維材料轉化為彎曲的三維結構的技術要簡單得多，它使設計者能夠從二維材料中創建各種各樣的定制結構。"

研究人員通過創造能夠抓取和提升從蛋黃到人的頭發的物體的抓手，證明了他們技術的實用性。

Yin說："我們已經表明，我們的技術可以用來創造能夠抓取和移動甚至是極其脆弱的物體的工具。"

尹說："傳統的抓取器牢牢地抓住一個物體--它們通過對它們施加壓力來抓住東西。當試圖抓取脆弱的物體，如蛋黃時，這可能帶來問題。但是我們的抓手基本上是圍繞著一個物體，然后把它抬起來--類似于我們用手握住一個物體的方式。這使我們能夠在不犧牲精度的情況下'抓取'和移動甚至是脆弱的物體。"

然而，研究人員指出，還有許多其他潛在的應用，例如使用該技術來設計符合關節形狀的生物醫學技術，比如人類的膝蓋。

Yin說："想想看，智能繃帶或監測設備能夠隨著你的膝蓋或肘部彎曲和移動。"

Yin說："這是概念驗證工作，表明我們的技術可行。我們現在正在將這項技術整合到軟體機器人技術中，以解決工業挑戰。我們還在探索如何利用這項技術來創造可用于對人類膝關節進行保暖的設備，這將具有治療作用。我們愿意與行業伙伴合作，探索更多的應用，并找到將這種方法從實驗室推向實際用途的方法。"

這篇題為 "邊界曲率引導的可編程形狀變形Kirigami片 "的論文將于1月26日發表在《自然通訊》雜志上。這篇論文的共同作者是北卡羅來納州立大學機械和航空航天工程系Andrew A. Adams特聘教授Yong Zhu；以及北卡羅來納州立大學的博士生Yinding Chi, Shuang Wu, Yanbin Li。