为了使软体机器人具(jù)有实用性,它必须(xū)简(jiǎn)单、轻便(biàn)、节能,但仍有合理(lǐ)的速度。一种新(xīn)开(kāi)发的机制(zhì)符合这一要求,它(tā)的灵感来自(zì)于(yú)生(shēng)活中(zhōng)常见(jiàn)的发夹。如(rú)果你曾经摆弄过发夹,你可(kě)能(néng)已经注意到(dào)它可以在两(liǎng)种稳定的配置之间(jiān)来回(huí)弹动,只(zhī)有凹陷和凸起两(liǎng)种状态。受(shòu)这一(yī)功能的启发,哥伦比亚大学的一个科学家(jiā)团队已经(jīng)开(kāi)发了所谓的发夹机(jī)制(HCM)。
在(zài)其目前(qián)的概念验证形(xíng)式中(zhōng),该装(zhuāng)置(zhì)由一条预应力半刚性塑料条组成,其(qí)底部有一(yī)个简单(dān)的驱动装置。每次装置驱动向塑料施加(jiā)少(shǎo)量压力时,整个条状物(wù)就会作出反应,从一个稳(wěn)定状(zhuàng)态迅速移(yí)动到另一个(gè)稳定状态,放(fàng)大施加(jiā)的力。
这种设置不仅使用少量的电力来产生大量的快速(sù)运动,而且它还允许机器人(rén)的框架作为其推进(jìn)形式。因此,这种(zhǒng)机器人的机械结构不那么复杂,建造成本较低,而且比原来更轻。
在(zài)对该技术(shù)的测试中(zhōng),科学家们创造了一条会游(yóu)泳的机(jī)器人(rén)鱼,它(tā)使用单驱(qū)动发夹(jiá)机制来拍打(dǎ)它的尾(wěi)巴,还有(yǒu)一(yī)个四足机器(qì)人,它使用双驱动发夹机(jī)制(zhì)在平面上奔跑(pǎo)。
这条结构简单的机器鱼能(néng)够以(yǐ)每秒435毫米(或每(měi)秒2.0个身体长度)的最高速度游动,而(ér)四足机器人的(de)最高速度为每秒313毫(háo)米(每秒1.6个身体长度)。据该团队称(chēng),这些速度比以前类似的小型软体机器人的记录(lù)要高得(dé)多。无独(dú)有偶,我们不久前曾报道过(guò),北卡罗来纳州(zhōu)立(lì)大学(xué)最(zuì)近创(chuàng)造(zào)的一个游泳机(jī)器人-它同样利用一(yī)个类似发夹的机制以每秒3.74个身长的(de)速度(dù)在水中移动。
关于这项研究的论(lùn)文(wén)-由(yóu)Zechen Xiong,Yufeng Su和Hod Lipson领(lǐng)导-已经提交给2023年国际机器人和(hé)自动化会议。