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加快打造原始創(chuàng)新策源地,，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點,，為把我國建設(shè)成為世界科技強國作出新的更大的貢獻,。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿,、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求,、面向人民生命健康,，率先實現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地,，率先建成國家高水平科技智庫,，率先建設(shè)國際一流科研機構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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【中國科學(xué)報】新型螺旋軟體機器人性能媲美生物體

2024-12-26 中國科學(xué)報王敏

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團隊研制出的代表性螺旋機器人,。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)供圖

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)特任教授Nikolaos Freris課題組與特任副研究員魏熹合作，基于對自然界中多種生物柔性肢體形態(tài),、運動的系統(tǒng)觀察和數(shù)學(xué)模型抽象,，首次研制出基于對數(shù)螺旋線結(jié)構(gòu)的新型螺旋軟體機器人，并展示了其在多維度和多場景中執(zhí)行復(fù)雜抓取和操作任務(wù)的能力,。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于《設(shè)備》,。

軟體機器人因安全性和靈活性而備受矚目，是機器人領(lǐng)域的前沿研究課題,。然而,，現(xiàn)有的軟體機器人在靈巧性、運動速度,、協(xié)作交互等關(guān)鍵性能方面,，仍然與自然界生物的柔性肢體存在較大差距。

通過對多種生物的柔性肢體,，如象鼻,、章魚觸手、海馬和變色龍尾巴等的形態(tài)學(xué)共性進行數(shù)學(xué)抽象和建模,，研究團隊研發(fā)出一類具有普適性和可擴展性的軟體機器人——螺旋機器人,，并系統(tǒng)研究了其設(shè)計理論、制備方法和操作策略,，在多尺度,、多材質(zhì)、多維度和協(xié)作交互等拓展應(yīng)用場景中展示了這類機器人在動作靈巧度,、精細度及速度等方面可比擬生物體的優(yōu)異性能,。

具體而言，研究團隊提出了一種逆向設(shè)計方法,，研制出螺旋機器人：首先確定機器人的極限卷曲形態(tài),，即遵循對數(shù)螺旋線方程，然后將螺旋線進行離散,，展開得到機器人的直線形主體設(shè)計,。該機器人采用3D打印加工成型，成本低,、制備速度快,，可實現(xiàn)高效優(yōu)化和快速迭代。

此外，研究團隊還進一步提出了一種仿生抓取策略,，基于簡單的電流感知和控制即可實現(xiàn)對不同位置,、不同物體的自動抓取，擺脫了傳統(tǒng)方法中對于高精度傳感器和復(fù)雜建模與控制方法的依賴,。在此基礎(chǔ)上,，研究團隊展示了大量拓展設(shè)計以及多機器人協(xié)作陣列,。

研究人員介紹,，該研究提出的新型螺旋機器人技術(shù)有望進一步推進軟體機器人的發(fā)展和成熟，為復(fù)雜抓取任務(wù),、人機交互,、低空經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)等應(yīng)用場景提供強大的技術(shù)支持和創(chuàng)新解決方案。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.device.2024.100646

（原載于《中國科學(xué)報》?2024-12-26?第1版?要聞）

團隊研制出的代表性螺旋機器人,。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)供圖中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)特任教授Nikolaos Freris課題組與特任副研究員魏熹合作,，基于對自然界中多種生物柔性肢體形態(tài)、運動的系統(tǒng)觀察和數(shù)學(xué)模型抽象,，首次研制出基于對數(shù)螺旋線結(jié)構(gòu)的新型螺旋軟體機器人,，并展示了其在多維度和多場景中執(zhí)行復(fù)雜抓取和操作任務(wù)的能力。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于《設(shè)備》,。軟體機器人因安全性和靈活性而備受矚目,，是機器人領(lǐng)域的前沿研究課題。然而,，現(xiàn)有的軟體機器人在靈巧性,、運動速度、協(xié)作交互等關(guān)鍵性能方面,，仍然與自然界生物的柔性肢體存在較大差距,。通過對多種生物的柔性肢體，如象鼻,、章魚觸手,、海馬和變色龍尾巴等的形態(tài)學(xué)共性進行數(shù)學(xué)抽象和建模，研究團隊研發(fā)出一類具有普適性和可擴展性的軟體機器人——螺旋機器人,，并系統(tǒng)研究了其設(shè)計理論,、制備方法和操作策略，在多尺度,、多材質(zhì),、多維度和協(xié)作交互等拓展應(yīng)用場景中展示了這類機器人在動作靈巧度、精細度及速度等方面可比擬生物體的優(yōu)異性能,。具體而言,，研究團隊提出了一種逆向設(shè)計方法，研制出螺旋機器人：首先確定機器人的極限卷曲形態(tài)，即遵循對數(shù)螺旋線方程,，然后將螺旋線進行離散,，展開得到機器人的直線形主體設(shè)計。該機器人采用3D打印加工成型,，成本低,、制備速度快，可實現(xiàn)高效優(yōu)化和快速迭代,。此外,，研究團隊還進一步提出了一種仿生抓取策略，基于簡單的電流感知和控制即可實現(xiàn)對不同位置,、不同物體的自動抓取,，擺脫了傳統(tǒng)方法中對于高精度傳感器和復(fù)雜建模與控制方法的依賴。在此基礎(chǔ)上,，研究團隊展示了大量拓展設(shè)計以及多機器人協(xié)作陣列,。研究人員介紹，該研究提出的新型螺旋機器人技術(shù)有望進一步推進軟體機器人的發(fā)展和成熟,，為復(fù)雜抓取任務(wù),、人機交互、低空經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)等應(yīng)用場景提供強大的技術(shù)支持和創(chuàng)新解決方案,。相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.device.2024.100646（原載于《中國科學(xué)報》?2024-12-26?第1版?要聞）

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