软体机械人“巧手”可感知果蔬成熟度 助力柔性精准采摘

据报道，农业正成为受机械人技巧影响日益明显的行业之一，全球很多地区的农户正面对劳动力缺乏与人工成本攀升的双重压力，在部分作物中，人工采摘费用甚至接近总临盆成本的折半。对于草莓、覆盆子、牛油果等采摘窗口期极短且极易碰伤的果蔬，传统人工或刚性机械采摘往往难以兼顾效力与损耗，农平易近是以可能损掉多达四分之一的产量。

西弗吉尼亚大年夜学“Robiotics Lab”团队一向致力于研发模仿动物活动方法的机械人，此次推出的软体机械人手并非人们印象中的金属“机械爪”，而是从海星的解剖构造中汲取灵感，采取硅胶和聚氨酯材料制成柔嫩指部，同时在整体外形上仍保持类似人手的五指构造，以便更天然地拾取和握持生果。

在感知才能方面，这一新型机械人手配备了微型摄像头，用于对果实外不雅进行视觉断定，这一功能在部分农业机械人上已有应用。然而研究人员指出，仅依附外不雅并不足以精准断定成熟度，以牛油果为例，其成熟状况往往须要经由过程轻捏来感知，若何让机械人学会这种“人类直觉式”的断定，是本次研究的关键难点之一。

为解决这一问题，研究团队在软指内部嵌入了专用触觉传感器，使机械人在轻轻挤压果及时，既能获得关于硬度与弹性的物理信息，又不会将果实压坏。这些传感器还能及时监控握持力度，当体系断定当前抓取不敷坚固时，机械人会主动微调施力大年夜小，以防止果实滑落或掉落落地面。

在测试阶段，机械人手展示出较高的感知与控制精度，传感器几乎可以百分之百精确猜测被抓取果实的外形。当前原型设备重量不足65克，开合一次用时不到两秒，最大年夜可举起约1千克的物体，为实际农机集成供给了轻量化和响应速度方面的基本前提。

项目负责人、机械、材料与航天工程系助理传授Anand Mishra表示，团队筹划在将来两到四年内，将这一软体抓取技巧推向全球市场，并正着手研发更具可扩大性的抓取装配，以知足田间大年夜范围安排的需求。研究人员同时看好该技巧在更广泛场景中的应用前景，包含太空义务中的异形物体抓取、水下情况摸索以及医疗护理范畴中对脆弱组织和器官的安然操作等。

相干研究论文已揭橥于期刊《Nature Communications》，显示以软体构造、光纤传感和视觉体系相结合的机械人抓取筹划，正成为面向高损耗、高精度场景的一条重要技巧路径。研究方指出，跟着此类软体机械人慢慢走向贸易化，农场采摘一线的人力压力与果蔬浪费比例有望获得明显改良，为精细农业和智能农机的成长供给新的对象基本。