儘管機器人設備被用於從裝配線到醫學的所有領域，但工程師們很難解釋這些機器人抓取物體時發生的摩擦–特別是在潮濕的環境中。研究人員現在已經發現了一個新的物理定律，掌握了不同類型的摩擦力的差異，這應該會推動廣泛的機器人技術。

北卡羅來納州立大學化學和生物分子工程助理教授Lilian Hsiao說：”我們在這裡的工作為在遠程手術和製造業等應用中創造更可靠和功能性的觸覺和機器人設備打開了大門。”

問題來自一種叫做彈性流體潤滑（EHL）的摩擦，這是兩個固體表面與它們之間的一層薄薄的液體接觸時發生的摩擦。打個比方，就像是當你的指尖在一起摩擦時發生的摩擦，液體是你皮膚上自然形成的油的薄層。但它也可能適用於機器人爪子舉起塗有油的物體，或者適用於正在人體內部使用的手術設備。摩擦很重要的一個原因是，它幫助我們握住東西而不掉落。

“理解摩擦力對人類來說是很直觀的，即使是在我們處理沾著肥皂水的碗的時候，”Hsiao說。”但是在開發控制機器人抓取能力的材料時，要考慮到EHL摩擦是非常困難的。”

為了開發有助於控制EHL摩擦的材料，工程師們將需要一個可以統一應用於各種模式、材料和動態操作條件的框架。而這恰恰是研究人員所發現的。這一定律可用於解釋EHL摩擦，並可應用於許多不同的軟系統–只要物體的表面可以被圖案化。

在這種情況下，表面圖案可以是任何東西，從我們手指尖上略微凸起的表面到機器人工具表面的凹槽。

由Hsiao和她的研究生Yunhu Peng共同開發的新的物理原理，利用四個方程來說明在理解EHL摩擦中起作用的所有物理力。在論文中，研究小組在三個系統中展示了這一規律：人類的手指；一個生物啟發的機器人指尖；以及一個被稱為tribo-rheometer的工具，它被用來測量摩擦力。Peng是該論文的第一作者。

“這些結果在機器人手上非常有用，它有更細微的控制，可以可靠地處理製造過程，”Hsiao說。”而且它在遠程手術領域有明顯的應用，在遠程手術中，外科醫生遠程控制機器人設備來進行手術，這是理解觸摸和控制合成系統中的觸摸的一個基本進展。