Robot grasping is subject to an inherent tradeoff: Grippers with a large span typically take a longer time to close, and fast grippers usually cover a small span. However, many practical applications of soft grippers require the ability to close a large distance rapidly. For example, grasping cloth typically requires pressing a wide span of fabric into a graspable cusp. Here, we demonstrate a human-finger-inspired snapping gripper that exploits elastic instability to achieve reversible rapid closure over a wide span. Using prestressed semi-rigid material as the skeleton, the gripper fingers can widely open (86 ~) and rapidly close (46 ms) following a trajectory similar to that of a thumb-index finger pinching which is 2.7 times and 10.9 times better than the reference gripper in terms of span and speed, respectively. We theoretically give the design principle, simulatively verify the method, and experimentally test this gripper on a variety of rigid, flexible, and limp objects and achieve good adaptivity and mechanical performance. This research helps bridge the gap between strong industry manipulators and safe human-interactive robotic hands.


翻译:机器人的捕捉要有一个内在的权衡: 宽度大的Grippers 通常需要较长的时间才能关闭, 快速抓手通常会覆盖很小的间隔。 但是, 软抓手的许多实际应用需要能够快速关闭大距离。 例如, 抓取布通常需要将一个宽度的织物按到一个可捕捉的截网。 在这里, 我们展示了一种人类手指激发的捕捉抓器, 它利用弹性的不稳定性, 在宽度上实现可逆的快速封闭。 使用预压的半硬性材料作为骨骼, 抓手可以开( 86 ~) 并快速接近( 46 ms ), 沿着一个类似于拇指手指捏紧的轨迹, 其速度和范围分别比参考抓手高出2.7倍10.9倍。 我们从理论上给出设计原则, 模拟地验证方法, 实验性地测试这一紧固度在各种僵硬、 灵活和软性物体上, 并实现良好的适应性和机械性功能。 这一研究有助于弥合强的工业操纵器与人间安全交互手之间的差距。

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