研究人員開發出一款柔性機器人抓手，能夠檢測水果的成熟度並在不造成損害的情況下進行收穫，此技術有助於減少食物浪費並提高收穫效率。該裝置使用柔軟的矽膠和聚氨酯手指，配備多個傳感器以測量水果的大小、形狀、顏色和硬度，從而決定其是否成熟並可以採摘。該系統已在草莓上進行測試，能通過旋轉果實的莖來移除水果，而不是直接切斷。這款抓手由包括安南·米什拉（Anand Mishra）在內的團隊研發，米什拉是西維吉尼亞大學機械、材料及航空工程系的助理教授。
該研究最初於康奈爾大學開始，並在西維吉尼亞大學繼續進行。這項技術解決了農業中的一個重大挑戰：在正確的成熟階段收穫易損壞的水果。草莓和覆盆子等水果的收穫窗口相對狹窄，並且在採摘、運輸和存儲過程中容易受傷。
柔性機器人抓手能有效減少水果損壞
米什拉表示：“我們的抓手快速、準確的檢查和收穫可以減少水果的損壞並降低供應鏈成本。水果檢查對於收穫決策至關重要，這些決策傳統上由人類工人做出。然而，使用人類工人進行收穫面臨著勞動力短缺、健康問題和採摘不準確等挑戰。”農業機器人被提出作為解決方案，但許多現有系統設計用於控制的温室環境，而非户外農場。傳統的機器人抓手因其剛性結構，也可能損壞柔軟的水果。這一新系統結合了觸覺和視覺感應技術，並採用柔性機器人設計。
每個手指內嵌的可拉伸光纖充當觸覺和曲率傳感器，而在手掌中安裝了一個微型相機和距離傳感器。
這款五指抓手能夠識別水果的形狀、硬度和成熟度，並在處理過程中檢測滑動情況。研究人員報告稱，該裝置能在兩秒內開合，自重可達一千克，並在形狀預測上達到近百分之百的準確率。根據團隊的説法，這項技術對於那些沒有明顯視覺成熟跡象的水果尤為有用。例如，牛油果的收穫時間通常依賴於觸感而非外觀來判斷。米什拉表示：“我在西維吉尼亞大學的研究小組被稱為機器人實驗室，因為我們專注於模仿生物的機器人。
我們設計的柔軟、可擠壓的機器人受到動物的啟發。”
該抓手的設計靈感來自生物系統，形狀類似人手和海星。研究人員表示，柔性結構使其能夠以不同於傳統剛性機器人的方式吸收力量，更適合處理易損壞的物體。除了農業之外，這種感應技術還可以應用於其他需要精細操作的領域。米什拉提到：“這個系統在太空探索、醫療保健、食品處理和水下操作等領域具有潛在應用。”在生物醫學機器人方面，曲率和觸覺感應的集成可以增強可穿戴和康復設備的性能。
研究人員相信，柔性材料與集成感應的結合能夠幫助機器人更安全、有效地與物體及其周圍環境互動。
該研究已發表在《自然通訊》期刊上。
