近日，中山大学张锦秀教授、吴家宁副教授和华中科技大学吴志刚教授联合团队，研发出一种具有夹送和吸力功能的刚性软耦合混合多模式夹具（HMG，hybrid multi-mode gripper）。张锦秀告诉Deeptech，这项研究最大的成果是通过同时结合刚柔耦合结构和操作和吸力操作提供的多模式操作来提高其多样性能力，这极大地扩展了现有通用搬运的边界。图丨论文共同作者吴佳宁和张锦秀（来源：团队）该研究为机器人抓手的发展提供了新的思路，特别是在多模态协作和抓取多样性方面，有望加速机器人在日常生活、工业生产和水下场景中的各种应用。近日，相关人士per 发表在 IEEE Transactions on Robotics [1] 上，标题为“Research on Multimodal Gripper and Grasping Diversity Enhancement Based on Pinch-Suction and Soft-Rigid Hybrid Mode”（enhancement of diversity with ainch-suction and soft-rigid Hybrid Hybrid Mode）。中山大学博士生赵玉文和朱嘉琪为共同第一作者。中山大学张金秀教授、吴家宁副教授和华中科技大学吴志刚教授为通讯作者。图丨相关论文（来源：IEEE Transactions on Robotics） 在过去的研究中，团队准备了一种可以飞行、游泳和潜水的两栖无人机。研究人员甚至建议可以添加能够跨域检索项目的执行机制。受到象鼻的启发，他们开始了这项研究，目的是开发出一种适合跨领域处理不同物体的新产品。象鼻末端不仅可以通过捏捏的方式轻轻抓取易碎物体，还可以利用这种模式操纵颗粒状物体（DEEPTECH此前报道：中山大学团队提出了输送分散颗粒的智能操作策略，为机器人操作开启了新思路），拓展了多模式抓手性能。但从柔性夹具的角度来看，这还不够。原因是柔性夹具本身的负载能力和精度有限。因此，研究人员还研究了刚柔耦合器——人类手指的结构。这种结构不仅可以提供轻柔接触的灵活性，而且可以满足高负载能力和高精度的需求。图丨HMG的万能抓取能力（来源：IEEE Transactions on Roboti） HMG有四种不同的模式：强捏合模式、温和捏合模式、纯吸附模式和混合操作模式。这是多米ode操作使HMG能够应对不同的应用情况。由于轻柔的捏捏方式是通过灵活的动作实现的，所以它最大的优点就是灵活性。你发现气压控制得不好，它可以依靠自身的灵活性轻轻地抓住羽毛、重量仅0.2克的薯片等易碎物体。严格模式的特点是输出功率大、控制精度高。该模式适用于抓取重物以及精度要求较高的装配场景，例如重达10kg的金属哑铃。纯吸附模式适合处理大型物体，例如直径0.55m的大型瑜伽球。混合模式可以将握持和吸取的功能结合起来，提高握持物体的稳定性。以复杂场景下的煲汤任务为例，可以通过不同操作模式的不同时序组合来操作不同属性的不同物品。es：首先使用温和模式取料；然后切换至吸附模式，吸附生姜、月桂叶等稀薄物质；最后，切换到强力捏模式，拿起锅并将其翻倒。图丨多作业模式示意图（来源：IEEE Transactions on Robotics） 赵宇文表示，HMG在动态环境下高速加速下仍能牢牢抓取不规则形状的物体，这是传统机器人抓手无法获得的优势之一。此外，它的通用抓地力平均准确率为93.3%，可以执行一系列水下作业，包括收集海洋垃圾、捕捉海参、打捞沉积物等。据该团队称，HMG现在可以到达水下约10米的深度。目前，无人水下航行器的操作大多是人工完成的：上船时人们将其放入水中，航行时用渔网将其回收。恢复。 HMG有望实现无人水下航行器的自主回收，消除对人工的依赖，即无需捕获或回收，机器的运行也不会受到恶劣天气等因素的影响。此外，这项技术还有望扩展到无人监督的医疗场合，以及航空航天领域的卫星维护工作，例如拧紧螺丝、连接航天器，甚至修复微流星撞击造成的小孔。同时，课题组积极推进产业化应用，与中国海洋石油总公司、广东省广州水检分局等单位合作，将该技术运用到珠江水域漂浮物、水下沉积物抢救等项目中。在未来的研究阶段，团队计划在两个方面继续推进：一方面，将HMG安装在两栖无人机上，跨媒体进行各种场景的操作和相关实验，致力于提高HMG的实用性，如解决轻型无人机设计中的问题，提高响应速度，以促进技术的产业化；另一方面，他们也打算继续探索更有趣、更有意义的形式，进一步开发更多创新的抓手。参考文献： 1. 赵玉文，朱佳琪，张杰，张思远，邵茂森，柴志平，刘一木，吴佳宁*，吴志刚*，张锦秀*，捏吸软刚混合多模态机械手增强差动抓地力。 IEEE 机器人学报。 doi：10.1109/tro.2025.3577014操作/打字：何辰龙
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