而团队却选择了1个大拇指配合4个手指的五指结构 ， 并且设计了多个可活动关节 。 这是因为在复杂的掩埋环境下 ， 废墟中的物体形态各异 ， 瓦砾、灰尘、泥土……多种元素挑战着救援工作 ， 很多条件下 ， 救援人员只能用手完成救援 。 而仿生机械手的搬运、抓取灵活度 ， 是简单结构的机械手无法企及的 。
对此 ， 该论文第一作者、中国科学院上海微系统与信息技术研究所博士生刘孟玮表示 ， 在设计之初 ， 团队也曾考虑过搭载传感器的“蛇形”机械人 ， 其细长的结构可以轻松进入被掩埋的废墟 。 但人手的生理结构更能保证及时展开救援 。 机械手在判断现场环境后立刻就能进行搬运抓取的动作 。 且机械手由人类控制 ， 使用自己的仿生“器官” ， 更符合人的操作逻辑 。
拥有了灵活的机械手 ， 如何让手与触嗅感官有机结合 ， 是接下来要面对的难题 。 机械手的材质为确保耐用性 ， 较为坚硬 ， 而触摸这一动作 ， 又需要“手”与物体有较高的贴合程度 。 为此 ， 团队选择了硅基传感器加柔性基底的形式 ， 这类柔性传感器具有柔韧、可自由弯曲且占据空间较小等特点 。 二者结合 ， 安装在刚性的机械手上后 ， 机械手就像人体的骨骼肌肉与皮肤一样 ， “刚柔并济” ， 协作进行工作 。
通过模拟测试 随时可用于实战
为了考验机械手的实战性能 ， 科研人员与应急管理部上海消防研究所合作 ， 通过在一线消防救援单位的实地调研 ， 由陶虎团队搭建了模拟场景 ， 还原了灾害现场有人体被掩埋的环境 。
刘孟玮表示 ， 模拟环境的测试已证明机械手具备实战能力 。 一旦出现紧急灾害 ， 机械手即可投入救援 。 目前机械手已具备基础的仿生和传感器功能 ， 团队还将深化研究 ， 通过进一步精进传感器和算法 ， 机械手的触觉传感器将可以敏锐地捕捉人体的脉搏 ， 就如中医中的把脉一样 ， 轻轻捏住被困人员的人体部位 ， 就可以即时测量被困人员脉搏 ， 进而判断生命体征 。 此外 ， 救援人员还可以将其安装在智能机器人上 ， 进行更复杂的救援活动 。
【废墟中精准识别生命信号 触嗅一体机械手“有一手”】吴天一 本报采访人员 王 春