2016年5月18日的國際機器人與自動化會議(International Conference on Robotics and Automation，ICRA)上，來自賓夕法尼亞大學的研究人員帶來了一種新型的機械臂設(shè)計。這種機械臂由塑料條帶盤繞、絞合在一起做成。卷曲盤繞的塑料條帶形成一個可伸縮的圓筒形結(jié)構(gòu)，這個結(jié)構(gòu)可以和絞車起貨機以及纜線組裝在一起，變成可操控的機械臂。

這個概念在原理上和Zippermast、Spiralift這些市售系統(tǒng)相似，但以上兩者的設(shè)計顯然更重也更復(fù)雜。賓大螺旋拉鏈式的設(shè)計只用到一條非常輕質(zhì)的塑料條帶，通過一種非常簡單的嚙合機制相連接。塑料條底邊的嚙合齒與下方塑料條上方的嚙合齒相絞合，通過旋轉(zhuǎn)延伸的方式形成一個圓柱體。通過這種方式制造的機械臂有著很高的比強度，并且具有格外強的抗壓性能。而且調(diào)整機械臂的長度非常簡單，就像拉開或者拉上一條旋轉(zhuǎn)著的拉鏈一樣，這個過程完全可逆。你可以把塑料條繞在拉鏈式結(jié)構(gòu)上，從而將機械臂收束在一個極小的體積內(nèi)。這樣方便的可逆性操作讓這樣的機械臂設(shè)計有望成為相當便攜的設(shè)備。

螺旋拉鏈結(jié)構(gòu)只是機械臂的架構(gòu)，除了能按意愿壓縮或伸長外，現(xiàn)在還沒有集成驅(qū)動。研究人員設(shè)想將機械臂安裝在萬向軸上，與萬向軸的三重自由度相結(jié)合，打造一個6自由度系統(tǒng)。由于機械臂伸縮比較靈活(特別是在移動的時候)，因此沒有必要在基座上安裝馬達驅(qū)動它。所以，可以采用絞車裝在底座上的形式，用聯(lián)機線連接機械臂末端來控制機械臂的運動。這樣也保證了施加在材料上的主應(yīng)力是能夠使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的壓應(yīng)力。

在應(yīng)用方面，有如此高比強度，又可以將體積壓縮到很小的系統(tǒng)有很大的發(fā)展?jié)摿Α＠纾绹戃娪信d趣將這種機械臂安裝在陸軍研究實驗室正在開發(fā)的octorotor手臂上。而研究人員還計劃在用以照看老人的室內(nèi)移動機器人上嘗試這種機械臂的設(shè)計，他們說，這種機械臂也可以“操控比較大的物體，比如家具”。在ICRA，我們看到了一些爬壁機器人虛擬樣機的照片，它可以通過改變其臂長來托舉自身。這種設(shè)計在極度優(yōu)先考慮重量和體積的太空行業(yè)中，由于其高強度重量比，也有很強的應(yīng)用前景。這個設(shè)計想法非常巧妙，我們期待著賓夕法尼亞大學的進一步成果。