在大量的机器人手和夹具中，你可能已经看到一个机器人抓手灵巧地摘下一个鸡蛋或顺利地抓起一个篮球，但是与人类的手不同，一个抓手不太可能同时做到这两点，一个关键的挑战仍然隐藏在其中。

斯坦福大学生物仿生学和灵敏操纵实验室的前研究生威尔逊-鲁奥托罗（Wilson Ruotolo）说："你会看到机器人的手做动力抓取和精确抓取，然后有点暗示它们可以做两者之间的一切。我们想解决的是如何创造出既灵巧又强大的操纵器。”

这一目标的结果是 "farmHand"，这是由工程师Ruotolo和斯坦福大学生物仿生学和灵敏操纵实验室的研究生Dane Brouwer开发的机器人手（又名 "农场"），并在12月15日发表在《科学机器人》上的一篇论文中详细介绍了这一情况。在他们的测试中，研究人员证明farmHand能够处理各种各样的物品，包括生鸡蛋、成串的葡萄、盘子、液体罐、篮球，甚至是角磨机。

FarmHand得益于两种生物灵感。虽然多关节的手指让人联想到人类的手，尽管是四指的，但手指上有壁虎启发的粘合剂。这种抓地力强但不粘的材料是基于壁虎脚趾的结构，由工程学院弗莱彻-琼斯教授Mark Cutkosky领导的生物仿生学和灵敏操纵实验室在过去十年中开发的，他也是这项研究的资深作者。

首次将壁虎胶粘剂用于多指、拟人化的抓手是一项挑战，这需要特别注意控制farmHand手指的肌腱和胶粘剂下面的指垫的设计。

从农场到太空再回到农场

就像壁虎的脚趾一样，壁虎胶通过微观的皮瓣形成一个强大的固定。当与表面完全接触时，这些瓣膜会产生一种范德瓦尔斯力，一种弱的分子间力，是由分子外部电子位置的微妙差异导致的。因此，这些粘合剂可以有力地抓紧，但需要很少的实际力量来做到这一点。另一个好处是：它们摸起来没有粘性，也不会留下残留物。

Cutkosky说：“壁虎粘合剂的第一个应用与攀爬机器人、攀爬人或抓取空间中非常大、非常光滑的物体有关。但是我们一直在想，将它们用于更多脚踏实地的应用，问题是，事实证明，壁虎粘合剂实际上是非常小题大做的。"

壁虎粘合剂必须以特定的方式与一个表面连接，以激活范德瓦尔斯力。当它们被平稳地涂抹在一个平面上时，这很容易控制，但当抓握依赖于多个壁虎胶贴片以不同角度接触一个物体时，就困难得多了，比如说farmHand。

捏紧和扣紧

在粘合剂下面，farmHand的指垫有助于解决这一挑战。它们是由一个可折叠的肋骨结构制成的，只需很小的力量就能扣住。无论接触的位置或角度如何，肋骨都会持续扣动，以确保胶垫上的力量相等，防止任何一个胶垫过早滑落。

Brouwer说："如果你移动这些肋骨，无论你从哪里开始，屈曲的结果都是类似的力。这是一种简单的物理行为，甚至可以部署在机器人技术以外的空间，也许作为鞋面或全地形轮胎。"

手部的肌腱也很关键，因为它们能够实现超伸的夹持。许多机器人手和夹子会以 "C "形夹住物体，就像只用手指尖来拿东西一样，而farmHand则是用手指的末端按住垫子来夹。这使粘合剂有更多的表面积可以使用。

把设计做得恰到好处特别难，因为现有的计算机模拟很难预测现实世界中柔软物体的性能。但研究人员受益匪浅，因为他们能够在相对较快的周期内3D打印并测试许多软硬塑料部件。他们甚至表示，他们的成功在五年前可能是不可能的，或者至少是慢得多。