一款新的软体机器人使用注射器和物理学进行移动

康奈尔大学工程师的一项新发明通过泵送流体来移动。
cornell soft robot
流体帮助这个机器人移动。康奈尔大学

当我们想到机器人时,我们通常会想到笨重的齿轮、机械零件和僵硬的动作。但新一代机器人一直在努力打破这种模式。

自1920年捷克剧作家卡雷尔·恰佩克(Karel Čapek)首次创造“机器人”一词以来,这些机器已经演变成多种形式和尺寸。如今,机器人可以是坚硬的、柔软的、大型的、微小的、无实体的或类人的,其关节由一系列非常规的电机控制,如磁场、空气

康奈尔大学工程师团队设计的一款新型六足软体机器人,通过流体驱动电机实现了复杂的运动,为运动方式带来了新的思路。结果是:一个独立的、类似昆虫的装置,背着一个装有电池供电的Arbotix-M控制器和顶部的两个注射器泵的背包。当机器人以每秒0.05个身长/秒的速度在表面上行走时,注射器将流体泵入和排出机器人的四肢。该机器人的设计在最近发表在《Advanced Intelligent Systems》杂志上的论文中得到了详细描述。

康奈尔大学

这个机器人诞生于康奈尔大学的集体具身智能实验室(Collective Embodied Intelligence Lab),该实验室正在探索机器人如何像章鱼一样,通过身体的其他部分而不是中央“大脑”来思考和收集环境信息。这样做的话,机器人将依靠其自身的反射机制,而不是繁重的计算来预测下一步该做什么。

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为了制造这个机器人,团队制作了六条中空的硅胶腿。腿内部装有充满流体的波纹管(想象一下手风琴的内部)和排列成封闭系统的互联管道。管道改变了系统中流动的流体的粘度,从而扭曲了腿的形状;波纹管结构的几何形状使得流体能够以特定的方式进出注射器,从而调整每条腿的位置和压力,使其伸展僵硬或塌陷到静止状态。通过协调不同、交替组合的压力和位置,创造了一个周期性程序,使腿部和机器人能够移动。

根据一份新闻稿,康奈尔大学的博士后研究员、该研究的作者之一Yoav Matia“开发了一个完整的描述性模型,可以预测执行器的可能运动,并预测不同的输入压力、几何形状以及管和波纹管的配置如何实现这些运动——所有这些都只有一个流体输入。”

由于这些橡胶关节的灵活性,机器人还可以根据地形或障碍物的性质切换其步态或行走方式。研究人员表示,这项基于流体的电机和灵活的肢体技术可以应用于其他一系列应用,例如3D打印机和机器人手臂。

 

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Charlotte Hu

助理科技编辑

Charlotte 是《趣味科学》的助理科技编辑。她对了解我们与技术的关系如何变化以及我们如何在网上生活感兴趣。


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