對于全球數百萬因身體原因行動不便的成年人而言，獨立進食曾是難以實現的愿望。傳統輔助進食機器人依賴人類使用的餐具，在面對多樣化食物時，常因無法精準控制戳、舀、擰等動作，導致食物滑落，難以滿足用戶需求。這一困境促使科研人員重新思考：是否該跳出“讓算法適應人類工具”的框架，為機器人設計專用餐具？
弗吉尼亞理工大學與康奈爾大學的研究團隊給出了創新答案——Kiri-Spoon。這款結合傳統勺子外形與軟體機器人性能的餐具，靈感源自日本“切紙（Kirigami）”藝術。其勺面由可變形的“切紙”結構組成：靜止時呈扁平狀，驅動后2D薄片迅速屈曲，形成可變曲率的3D碗狀結構，如同張開雙臂“擁抱”食物。這種包裹式抓取機制，讓機器人無需復雜計算，只需將勺子移至食物上方并驅動“閉合”，即可穩穩包裹食物；運送時“碗”結構防止滑落，送至嘴邊釋放驅動力后，勺子恢復扁平形態，方便用戶進食。
為確保Kiri-Spoon兼顧功能與用戶體驗，團隊采用“利益相關者驅動”設計流程，與護理人員、職業治療師及弗吉尼亞The Virginia Home社區的殘障人士深入合作。通過多輪訪談與測試，團隊不斷優化設計：針對初期勺柄連接環剛性導致用餐不適的問題，最終采用鎳鈦合金（記憶金屬）柔性環，外裹食品級柔軟材料，既提升舒適度，又能彎曲適應不同餐具輪廓。最終成型的Kiri-Spoon由三部分組成：食品級TPU材料制成的可更換切紙勺片、支撐勺片的柔性環，以及控制勺片曲率變化的1自由度線性驅動器。其模塊化設計允許用戶根據食物類型或個人偏好更換勺片，且裝置可清洗、符合食品安全標準。
實驗環節，研究團隊通過全自動食物獲取測試與真實場景體驗，驗證了Kiri-Spoon的實用性。在全自動測試中，搭載Kiri-Spoon的Franka Emika機械臂與使用傳統餐具的機械臂對比，抓取圓形或小顆粒食物（如胡蘿卜、圣女果、豌豆）時，Kiri-Spoon成功率超80%；處理柔軟濕滑食物（如豆腐、果凍）時優勢顯著，因其能完全包裹食物，而傳統勺子易導致滑落。傳統叉子需根據食物硬度調整“下叉”角度，Kiri-Spoon則可在固定角度完成所有抓取任務，大幅簡化機器人控制算法。不過，它對扁平緊貼盤底的食物（如生菜葉）抓取效果有限。
真實場景測試中，團隊將Kiri-Spoon安裝在市售輔助進食設備Obi上，邀請4位殘障人士與設備標配的傳統勺子對比體驗。客觀數據顯示，處理罐頭橘子（濕滑）和通心粉（粘稠）時，Kiri-Spoon成功率略高；主觀反饋中，用戶雖認為傳統勺子更熟悉，但普遍認為Kiri-Spoon“獲取食物更可靠”“送食更牢固”，一位參與者評價其“盛取食物更安穩”，證明設計切實解決了用戶核心痛點。
為進一步厘清“機械智能”與“算法智能”的貢獻，團隊招募16名無行動障礙者進行“2x2”實驗，體驗四種組合：傳統餐具+手動遙控、傳統餐具+自主算法、Kiri-Spoon+手動遙控、Kiri-Spoon+自主算法。結果顯示，“Kiri-Spoon+自主算法”組合表現最佳，嘗試次數最少、獲取食物量最多；令人意外的是，手動控制的Kiri-Spoon表現也優于自主算法控制的傳統餐具，證明設計優良的物理工具能從根本上降低任務難度，其提升效果甚至超過算法優化。主觀偏好上，16人中有10人明確選擇Kiri-Spoon，認為其“功能全面、處理食物出色，靈活性讓取食更簡單直觀”。
