北卡罗来纳州立大学的研究人员开发了一种机器人抓取装置，它足够温和，可以拾取一滴水，足够强大，可以拾起6.4公斤（14.1磅）的重量，足够灵巧，可以折叠一块布，并且足够精确，可以拾取比人类头发细20倍的缩微胶卷。
除了可能的制造应用外，研究人员还将该设备与允许前臂肌肉产生的电信号控制抓手的技术相结合，证明了其与机器人假肢一起使用的潜力。
“由于强度，精度和柔和之间的权衡，很难开发出能够处理超软，超薄和重物体的单个软夹具，”该论文的通讯作者，北卡罗来纳州立大学机械和航空航天工程副教授Jie Yin说。“我们的设计实现了这些特性的完美平衡。
新夹具的设计建立在上一代灵活的机器人抓手的基础上，该夹具借鉴了kirigami的艺术，其中包括切割和折叠二维材料片以形成三维形状。
“我们的新夹具也使用kirigami，但有很大的不同，因为我们从以前的设计中学到了很多东西，”该论文的合著者，最近从北卡罗来纳州立大学获得博士学位的Yaoye Hong说。“我们已经能够改进基本结构本身，以及夹持器的轨迹 - 这意味着抓手在抓住物体时接近物体的路径。
新设计能够实现高度的强度和柔和度，因为它在整个夹持器结构中分配力。
“机器人抓手的强度通常以有效载荷重量比来衡量，”尹说。“我们的抓手重 0.4 克，可举起 6.4 公斤。这是大约16，000的有效载荷重量比。这比之前的有效载荷重量比记录（2，5）高出6.400倍。结合其轻柔和精确的特点，夹具的强度表明了各种各样的应用。
新技术的另一个好处是，其吸引人的特性主要由其结构设计驱动，而不是由用于制造夹具的材料驱动。
“实际上，这意味着你可以用可生物降解的材料制造夹具，比如坚固的植物叶子，”Hong说。“这对于您只想在有限的时间内使用夹具的应用特别有用，例如在处理食品或生物医学材料时。例如，我们已经证明夹具可用于处理锋利的医疗废物，例如针头。
研究人员还将夹持装置与肌电假手集成在一起，这意味着假肢是通过肌肉活动来控制的。
“这种夹具为使用现有假肢设备难以执行的任务提供了增强的功能，例如压缩某些类型的拉链，捡起硬币等，”该论文的合著者和北卡罗来纳州立大学和北卡罗来纳大学教堂山分校生物医学工程联合系的杰克逊家族杰出教授Helen Huang说。
“新的抓手不能取代现有假手的所有功能，但它可以用来补充其他功能，”黄说。“kirigami夹具的优点之一是，您无需更换或增强机器人假肢中使用的现有电机。在使用夹具时，您可以简单地利用现有的电机。
在概念验证测试中，研究人员证明，kirigami抓手可以与肌电假体结合使用，以翻动书页并从藤蔓上摘下葡萄。
“我们认为抓手设计在从机器人假肢和食品加工到制药和电子制造等领域都有潜在的应用，”尹说。“我们期待与行业合作伙伴合作，找到将该技术投入使用的方法。
这篇题为“角度编程卷须状轨迹使多功能抓手具有超精细、超强度和超精度”的论文发表在*《自然通讯*》杂志上。