海豹给了新的摇摆机器人灵感

有鳍足的哺乳动物,又名鳍足类动物,为新型软体机器人提供了模板。
Two seals laying on shore near water.
鳍足类动物正在迎来机器表亲。 Deposit Photos

一开始可能很难看清,但如果你稍微眯起眼睛,就会发现最新的仿生机器人 笨拙的摇摆步伐源于海豹。芝加哥德保罗大学的研究人员研究了 这种水生哺乳动物及其近亲 的运动,以此来研发他们的新型机器人原型——虽然它看起来可能有点傻,但其进步有一天可能有助于应对极其危险的状况。

根据他们 论文的摘要,该团队表示,他们的目标是构建一个具有“改进的自由度、步态轨迹多样性、肢体灵活性和有效载荷能力的机器人”。为此,他们研究了鳍足类动物——这是对海豹、海象和海狮等有鳍足的哺乳动物的技术称谓——的运动,作为现有 四足软肢机器人 的替代方案。他们的最终成果是一个简化的三肢设备,通过起伏的运动自我推进,并由一个像其哺乳动物灵感来源一样的刚性“脊柱”支撑。

正如上周 TechXplore 报道的那样,该机器人的软肢每条长约 9.5 英寸,宽 1.5 英寸,并包裹在保护性外壳中。每条手臂都由充有液体的气动执行器驱动,以获得不同的刚度。改变肢体的刚度可以控制机器人的定向能力,研究人员称这是类似爬行机器通常所缺乏的。

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有趣的是,该团队发现他们的鳍足类产品在“向后”行走时实际上移动得更快。在反向运动时,机器人以稳健的每秒 6.5 英寸的速度摇摆,而向前运动时只有每秒 4.5 英寸。“鳍足类动物使用蠕动身体运动来向前推进,因为大部分体重分布在后部,”该团队在其 研究论文 中解释道。“但是,所提出的软体机器人设计具有对称的重量分布,因此在向前推进时难以保持稳定性。因此,机器人表现出有限的前向运动。相反,在向后推进时,扭矩不平衡可以通过身体来抵消。”

尽管有反向运动和略显笨拙的步态,德保罗大学的团队认为,像他们受海豹启发的创作这样的软体机器人有一天可能会在危险任务中派上用场,包括 核设施 检查、搜救行动,甚至 未来的行星探索。这可能是机器人前进的一小步,但它可能证明是鳍足类推进技术前进的一大步。

 

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