新物理定律帮助人类和机器人掌握触摸摩擦力

尽管机器人设备用于从装配线到医学的所有领域，但工程师很难解释机器人抓取物体时发生的摩擦——尤其是在潮湿环境中。国家科学基金会资助的研究人员发现了一种物理定律，可以解释这种类型的摩擦，并可能推动广泛的机器人技术。

“我们的工作为在远程手术和制造等应用中创造更可靠和功能更强大的设备打开了大门，”北卡罗来纳州立大学化学和生物分子工程师、该工作论文的通讯作者 Lilian Hsiao 说。

有争议的是一种称为弹性流体动力润滑 (EHL) 摩擦的东西，当两个固体表面接触它们之间的薄层流体时产生的摩擦。这包括指尖摩擦时发生的摩擦，流体是皮肤上自然产生的油薄层。它还可以应用于机械爪举起涂有油的物体，或应用于人体内部的手术设备。

摩擦很重要的一个原因是它可以帮助人类握住东西而不会使它们掉落。

“理解摩擦对人类来说是很直观的——即使我们处理的是肥皂碗，”Hsiao 说。“但在开发控制机器人抓取能力的材料时，要考虑 EHL 摩擦是极其困难的。”

工程师需要一个可以统一应用于各种图案、材料和动态操作条件的框架。而这正是这些研究人员所发现的。

“该定律可用于解释 EHL 摩擦，并可应用于许多不同的软系统——只要物体的表面具有图案，”Hsiao 说。在这种情况下，表面图案可以是任何东西，从我们指尖上略微凸起的表面到机器人工具中的凹槽。

论文“机器人和人类手指在软微图案基板上的弹性流体动力摩擦”发表在《 自然材料》上。

国家科学基金会化学、生物工程、环境和运输系统部门的项目主管威廉奥尔布里希特补充说：“这项工作提供了关于影响我们如何抓住图案表面的因素的新知识，并且可以应用于各种机器人技术。”

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