柔軟夾爪機械手臂 讓身障朋友也能輕鬆做披薩

對數百萬行動不便的美國民眾來說，做披薩可不只是選擇義式臘腸或香腸這麼簡單。維吉尼亞理工大學的研究團隊開發出一款配備創新輔助夾爪的機械手臂，能幫助身障人士完成包括製作披薩在內的日常複雜任務。這項能提升行動不便者自主生活能力的研究成果，已發表於《Soft Robotics》期刊。

機械工程系副教授Dylan Losey和Michael Bartlett致力於開發能模仿人類動作的新工具。Losey表示：「我們的核心理念是，提供輔助機器人時，必須考量使用者完成相同任務的方式。這能讓機器人的動作更像是人類自然動作的延伸。光是打造功能性機器系統遠遠不夠，系統還必須直覺好用。」

在超過60萬美元資金支援下，加上研究生Maya Keely和Yeunhee Kim等研究助理的協助，團隊開發出能抓取從沙粒到沉重水壺等各種尺寸物體的夾爪，當然也包括披薩食材。

雖然機器人能協助身障人士完成日常任務，但面對複雜的晚餐料理時往往力不從心。食材種類繁多，尺寸、形狀和質地各異，例如能開啟醬料罐的機器人，可能無法順利撒上起司絲。要如何教會機器人分辨香蕉和番茄醬的差別？

團隊近期研究讓機器人透過類似電玩搖桿接收指令，並運用人工智慧解讀人類意圖，據此完成後續任務。團隊首先選擇製作冰淇淋聖代這項有趣任務來測試，但首次嘗試並不順利。

Losey解釋：「傳統機器人用『捏』的方式抓取物品，這對糖漿瓶等物品很有效，但面對彩糖或棉花糖等小東西時，就很難單靠擠壓來完成。」問題部分源自夾爪材質—純軟質材料難以抓握不規則或重物，而硬質材料則不易抓取細小物品。

為此，團隊結合兩種材質的優點，在剛性機械結構末端配備柔軟夾爪。運用Bartlett在特殊黏性軟材料的研究成果，團隊採用「可切換黏合劑」技術。Bartlett說明：「這種材料能強力黏附物品，也能立即解除黏性來釋放物體。」

團隊為機械手設計了氣泡狀柔軟指尖，接觸物體時會略微收縮形成黏著力，充氣後則解除黏著。配備這項技術的機器人成功製作了包含彩糖裝飾的冰淇淋聖代。

接著挑戰更高難度的披薩製作。Bartlett指出：「讓機械手臂與夾爪配合人類組裝披薩，全面考驗了我們的系統。披薩有餅皮、起司等不同大小的食材，還有醬料和配料等不同質地的材料。更特別的是，每個人對配料喜好各異，這讓機器必須根據操作者需求，協調完成專屬披薩。」

在人類引導下，機械手成功抓取金屬披薩烤盤，鋪展柔軟的餅皮麵團，再依序新增醬料、義式臘腸、甜椒、橄欖和起司。憑藉特殊黏性指尖，機器人最終完成披薩製作。

這項烹飪成就呼應了美國國家科學基金會補助計劃的核心目標：透過機器人技術的根本進步，讓身障者能完成更廣泛的生活任務。Losey展望：「我們最終希望能開發出能抓取任何物體的機器人，不論軟硬、大小或質地。如果你需要機器人協助日常生活，它能幫你準備午餐或製作你想吃的聖代。」

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