中國推出 BioflexBot 機械手 可在狹窄空間內進行精確操作

中國近日公佈了一款名為 BioflexBot 的機械手，它能夠穿針、操作移液器以及擰開瓶蓋，且其能力可達人手的近四倍，所有這些操作都無需模擬手部的複雜解剖結構。BioflexBot 採用螺旋彈簧、限制外殼及壓縮空氣來實現靈巧的動作，其設計簡單卻令人印象深刻。這一原型機由研究人員所開發，旨在進行精確操作，同時降低傳統機械手所需的硬體和控制成本。該機械手僅需兩個氣動輸入，便能夾取、旋轉、勾掛以及抓取物品，具有潛在的應用於實驗室、飛機檢查、人形機器人以及狹窄環境中的能力。

BioflexBot 的設計理念

傳統的機械手通常通過復製生物特徵來重現人類的靈巧性，例如手指、關節、肌腱和肌肉。儘管這些系統能夠執行複雜的動作，但其機械複雜性往往使其成本高昂且難以控制。BioflexBot 的研發團隊採取了以功能為先的設計理念。他們並未重現手的形狀，而是確定了手的基本運動，並通過結構的靈活性和基本的氣動控制來重新創造這些動作。項目負責人李盈天博士表示：「通過利用結構和物理智能，我們追求一種既能進行跨尺度抓取又能實現人類般複雜操作的簡單設計。」

研究人員優化了基於彈簧的結構，以提供精確度和廣泛的運動範圍。透過兩個氣動輸入供應壓縮空氣，該機械手能根據任務彎曲、伸展、收縮或旋轉。在測試中，BioflexBot 成功地操作了針灸針，並用移液器轉移液體，展現出在醫療和實驗室環境中所需的精細控制。它還通過旋轉擰開瓶蓋，這一動作的距離幾乎是人手的四倍。此外，該機械手能夠勾掛和搬運包括護目鏡和工具箱在內的物品。研究指出，BioflexBot 能夠穩固地抓取不同尺寸的物品，並且能夠處理接近 13 倍於其他類似機械繫統所能操作的物品。

靈活性與應用場景

BioflexBot 的延展和收縮能力是人手的 3.5 倍。這一靈活性使其能夠檢索遠處物品、在狹窄空間內操作、適應不規則形狀，並能夠依序搬運多個物品，而無需複雜的驅動器陣列。為了展示其實用應用，團隊將 BioflexBot 部署於三個場景中進行測試，包括檢查航空發動機葉片、在與人形平台整合時執行日常活動，以及進行涉及精密設備和材料的化學實驗。該技術以低成本、廣泛的觸及範圍和跨尺度抓取的特性，可能在製造、維護、研究、醫療和危險環境中發揮作用。

它在多種類型的操作中所需的最小控制輸入，亦可能簡化與現有機械平台的整合。

然而，BioflexBot 目前仍為原型機，尚需進一步開發，才能在受控演示外獨立運作。研究人員計劃將這一概念轉變為一個完全自動化的平台，能夠感知其周圍環境、選擇合適的動作並完成複雜任務，而無需持續的人類控制。該研究已發表於期刊《Advanced Science》上。

BioflexBot 對未來機械手技術的影響

BioflexBot 的設計突破了傳統機械手的複雜性，通過簡化結構和控制系統，使其在多種環境中具備更高的靈活性和精確度。這一技術不僅降低了成本，也拓展了機械手的應用範圍，特別是在醫療和工業檢查等領域。隨著其進一步發展，BioflexBot 有潛力成為自動化技術的重要組成部分，改變人類與機械的互動方式。