Humans, animals, and even insects interact with the environment via their grippers having various morphologies and functions. In contrast to other grippers found in nature, the functions of human hands are unique. Even when heavy objects are placed on them, their high stiffness prevents deformation. In addition, they are flexible, allowing the fingers of hands to bend easily to grab various objects. Various attempts have been undertaken in recent years to mimic the morphologies and functions of human hands using hydrogels. However, the majority of present hydrogel grippers are limited since they are readily deformed but their stiffness is insufficient for lifting heavy objects or supporting huge loads. These two features, high stiffness and ease of bending, are challenging to obtain with a single hydrogel system, as finger stiffness must be low for bending to be possible. In order to build this hydrogel gripper by integrating these three hydrogels, we present a unique hydrogel adhesion approach, which we refer to as split-brushing adhesion, which enables strong adherence between various hydrogels. The only trigger that can activate this hydrogel gripper is temperature. We demonstrate that the bending of the fingers of this gripper can be regulated by temperature and that the bent fingers are stiff, allowing them to grasp heavy things.
일반적으로 인간의 손은 다양한 각도로 구부려지며 이와 동시에 각 상태에서 강한 강성을 보인다. 이러한 특성 때문에 인간은 손으로 무거운 물체를 들거나 특정 물체를 강하게 잡을 수 있다. 최근 인체의 손을 모방하기 위한 소프트 그리퍼 연구는 높은 생체 적합성을 갖는 하이드로젤을 기반으로 활발히 이루어지고 있다. 하지만 기존의 연구들은 하이드로젤 그리퍼의 다양한 각도 또는 강성 조절 구현에 대한 개별적인 연구에 국한되어 있어 이들을 하나의 시스템에 통합하여 다양한 각도 및 강성 조절을 동시에 구현한 사례는 없다. 본 연구에서는 고농도의 개시제와 촉매제를 분리하여 바르는 스플릿 브러싱 접합법을 개발하여 여러 종류의 하이드로젤 간의 접합이 가능하도록 했다. 그리고 이를 통해 실제 손과 유사한 형태를 갖는 하이드로젤 그리퍼를 조립하고, 온도라는 하나의 자극으로 그리퍼의 각도와 강성을 각각 독립적으로 조절할 수 있는 통합된 시스템을 구현하였다.
