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      用软材料制作的巴(bā)掌大新型机器(qì)人!

      2020/04/27471

      近日(rì),土耳其(qí)毕尔肯大(dà)学的(de)研(yán)究人员发明了一款微(wēi)型四(sì)足机器人——SQuad。

      与(yǔ)现(xiàn)有微型机器人(rén)不同的是,SQuad用软材料制成,行动更加(jiā)灵活,可以攀(pān)越其身高2.44倍(bèi)的障碍,也(yě)能绕开障碍(ài)物。未(wèi)来(lái),SQuad或(huò)能用于检查狭小空间、在废(fèi)墟中搜救等。



      一(yī)、集(jí)合微型、软体机器人优(yōu)点,运动性能(néng)更好

      现有微(wēi)型机器人、软体机器人各有优缺点。

      土耳其毕尔肯(kěn)大学奥努尔·奥兹坎(kǎn)(onur Ozcan)介绍:“我们(men)研究(jiū)微型机(jī)器人已有将近10年时间(jiān),微型(xíng)机器人有许多(duō)优点,比如所需材(cái)料较(jiào)少、成(chéng)本低廉、能够(gòu)进入狭窄空间等。”

      但是,现有微型机(jī)器人的缺点也(yě)比较突出(chū)。“他们的主(zhǔ)要(yào)缺(quē)点之一是(shì)缺乏(fá)运动(dòng)能力(lì),特别是在(zài)不平坦(tǎn)地形上。”他说(shuō)。微型机(jī)器人的(de)高度有限,运(yùn)动时无法(fǎ)攀爬或避开障碍物,因此很容易在运动(dòng)过程中被卡(kǎ)住。

      相比于(yú)微型机(jī)器人,软体(tǐ)机器人的(de)运动性能(néng)更好。大多数软体机器人都(dōu)是用气动执行器制(zhì)造(zào)的。研究人员(yuán)介绍:“这些气(qì)动执行器可以和软材料(liào)实现非常好的集成效(xiào)果,但(dàn)是它(tā)们需要(yào)一个压缩气源,这往往(wǎng)会使机(jī)器人变得(dé)笨重、或不(bú)允(yǔn)许无绳运动。”

      研究团队试图将两种机器人的优点(diǎn)加以结(jié)合,制(zhì)作出综(zōng)合性能更好(hǎo)的机器人(rén)。

      首先,奥(ào)兹坎及其(qí)同事选用聚二甲基硅氧烷(PDMS)等软材料来增加(jiā)微型机器人的“身体顺应(yīng)性(body compliance)”,使其运动能力变强。奥兹坎说(shuō):“通过使我们的微型(xíng)机器人变得柔软,它们能够利用自己的身体顺(shùn)应性越过障碍,就像昆虫、老鼠等(děng)生物系统那(nà)样。”

      同时(shí),微型机器人搭载常规执行器来实(shí)现小型化和无绳移动。

      经(jīng)过尝试(shì),研(yán)究人员(yuán)制成了微型四足(zú)机器人SQuad。该机(jī)器(qì)人有手(shǒu)掌大小,装(zhuāng)配了集成直流电动机的柔性(xìng)C型腿,可以自由旋转。

      二、能(néng)爬过(guò)身高2.44倍障碍物,或可(kě)用于检查、救援

      研究(jiū)人员通过一系列试验评(píng)估了SQuad的性能,并将其(qí)与一(yī)个刚性材料(liào)制成(chéng)的机器人进行比较。结果显(xiǎn)示(shì),SQuad的运动性(xìng)能更(gèng)好。

      SQuad能够爬过比(bǐ)其身高还高1.44倍的障碍物,但刚性机(jī)器人(rén)只能爬(pá)过其身(shēn)高0.88倍的障碍物。研究人员认为,这是因为两款机器人身(shēn)体顺应性的差(chà)异(yì)。

      在未来,SQuad可以在陆地上完成各种简单的任(rèn)务(wù)。由于具备高度灵活性、身体(tǐ)顺应性和增强的穿越障碍能力,SQuad可以爬过狭小的开口及在非结(jié)构化或(huò)不平坦的(de)地(dì)形上运动。

      奥兹坎也对SQuad的(de)应(yīng)用表现出信心,他说:“我们认为,通(tōng)过(guò)在机器人背(bèi)上加一个小型摄像机,我们可以将这种机器人(rén)用于检(jiǎn)查(chá)目的;通过集成一个摄像机和麦克风,就(jiù)可以将其用于在倒塌的建筑物下寻(xún)找幸存者。”

      结(jié)语(yǔ):设计(jì)还在更新,或(huò)增加身(shēn)体收缩机制

      土(tǔ)耳其毕尔肯大学(xué)研究人员(yuán)推出的微型四足机(jī)器(qì)人集合了传统微型、软体(tǐ)机器人(rén)的优点,能够爬越身高2.44倍高的障碍物,未来或可应用于检查、救(jiù)援等场景。

      此外(wài),为(wéi)了使(shǐ)SQuad能够应用(yòng)于更多场景,研究人员还(hái)在继(jì)续更新设计,钻研能提(tí)升(shēng)机器人步态和动(dòng)作的技术(shù)及(jí)性能(néng)更好的新(xīn)型聚合物。

      奥兹(zī)坎还表示研究团队(duì)正在增(zēng)加一个身体收缩(suō)机制,“(它能)使我(wǒ)们的机器人在通过比其横截面面(miàn)积(jī)小的(de)开口时,短暂地收缩身体,就像老鼠的行为(wéi)那样(yàng)。我们还在研究机(jī)器人的动力学模(mó)型,以便(biàn)更好地理解微型机器人、软体机器人的运动。”

      关键词:




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