五十年前，第一个工业机器人手臂（称为Unimate）组装了一个简单的早餐，包括吐司，咖啡和香槟。机器人每个动作和位置都经过仔细考虑。

即使使用当今更智能和自适应的机器人，对于刚性手的机器来说，这项任务仍然很困难。它们倾向于仅在具有预定义形状和位置的结构化环境中工作，并且通常无法应对放置或形式的不确定性。

然而，近年来，机器人专家通过用诸如橡胶之类的柔软，柔韧的材料制作手指来解决这个问题。这种柔韧性让这些软机器人能够从葡萄到盒子和空瓶子里捡到任何东西，但它们仍然无法处理大件或重物。

麻省理工学院和哈佛大学的研究人员开发了一种既柔软又结实的新型抓手：锥形折纸结构在物体上坍塌，就像金星的捕蝇器一样，为了给这些柔软的机器人提供了一点帮助。物品的重量是其重量的100倍。这个动作让抓手可以抓住更广泛的物体 - 如汤罐，锤子，酒杯，无人机，甚至是一朵西兰花小花。

麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室（CSAIL）主任，以及关于该项目的新论文的高级作者之一，麻省理工学院教授Daniela Rus说：“我的一个moonshots是创造一个可以自动为你装杂货的机器人。” 。

“以前解决包装问题的方法只能处理非常有限的物体类别 - 非常轻的物体，或符合箱子和圆柱体等形状的物体 - 但是我们已经证明我们可以选择Magic Ball抓手系统Rus表示，从葡萄酒瓶到西兰花，葡萄和鸡蛋等各种各样的物品的任务和任务。“换句话说，物体很重，物体很轻。精致或坚固的物体，或具有规则或自由形状的物体。“

该项目是近年来的几个项目之一，研究人员在机器人设计的框外思考。例如，球形夹持器可以处理比手指更宽范围的物体，但仍然存在角度有限的问题。较软的机器人手指通常使用压缩空气，但强度不足以拾取较重的物体。

与此同时，这种新型抓手的结构采用了完全不同的形式。该设备采用锥形，空心和真空驱动，灵感来自“ 折纸魔术球 ”，可以包裹整个物体并成功拾取它。

夹具有三个部分：基于折纸的骨架结构，用于包住结构的气密表皮和连接器。该团队使用机械橡胶模具和特殊的热收缩塑料制造，可在高温下自行折叠。

魔术球的骨架被橡胶气球或薄薄的织物覆盖，与团队以前对流体驱动的折纸人造肌肉的研究不同，后者由围绕可折叠骨架和流体的气密皮肤组成。

该团队使用带有标准机器人的抓手来测试其在不同物体上的强度。抓爪可抓住并提升物体直径的70％，这使其能够拾取并保持各种柔软食物而不会造成损坏。它还可以捡起重达4磅的瓶子。

“像亚马逊和JD这样的公司希望能够拾取更多更精致或不规则形状的物体，但不能使用手指式和吸盘式夹具，”CSAIL和哈佛大学联合博士后李曙光说。 John A. Paulson工程与应用科学学院。“吸盘无法拾取任何带孔的东西 - 而且它们需要的东西比柔软的手指夹持器强得多。”

机器人目前最适用于瓶子或罐子等圆柱形物体，这有朝一日可能成为工厂生产线的资产。毫不奇怪，夹子的形状使得它更难以抓住平坦的东西，如三明治或书本。

“这种机械手构造方法的一个关键特征是它的简单性，”哈佛大学工程学院和Wyss生物启发工程研究所的共同作者兼教授罗伯特伍德说。“所使用的材料和制造策略使我们能够根据需要快速制作新的夹具原型，根据物体或环境进行定制。”  

在未来，团队希望通过添加计算机视觉来尝试解决角度和方向问题，这将使抓手“看到”，并且可以抓住物体的特定部分。

“这是一个非常聪明的设备，利用3D打印，真空和软机器人的力量来解决以全新方式掌握的问题，”加利福尼亚大学机器人学助理教授Michael Wehner说。在圣克鲁斯，没有参与该项目。“在接下来的几年里，我可以想象看到柔软机器人温柔灵巧，足以挑选一朵玫瑰，但足够强大，可以安全地抬起一名医院病人。”

该论文的其他共同作者包括麻省理工学院的本科生John Stampfli，Helen Xu，Elian Malkin和来自圣玛丽大学的本科生Evelin Villegas Diaz的哈佛研究经历。该团队将于今年5月在加拿大蒙特利尔举行的国际机器人与自动化大会上发表论文。

该项目部分得到了国防高级研究计划局，国家科学基金会和哈佛大学Wyss研究所的支持。

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