机器人进化出了魔形女的能力,可以无限变换身体形状了!
小编说的可不是变形金刚这种啊,而是一种介于软硬之间的新型机器人!
它具有超强的可扩展能力,能将身体变换成不同形状;甚至可以不添加任何推进系统,光凭身体的起伏运动就能实现前进运动。
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由三所顶尖高校(中国西湖大学、麻省理工学院、希腊 Demokritos 研究中心)的几位教授共同完成!
这个机器人既不属于软体机器人,也不算刚性机器人,MIT的Gershenfeld教授介绍:这是介于两者之间的、一种构建机器人的新方法,是结合了两者优点的第三种方式!
▍模块化体素造就超强灵活性
无限变换身体形状的关键在于简单重复的子结构,也就是图中的格子状部分,科研人员将其称为“体素”。
由体素组成的模块化系统可以很容易扩展或缩小至不同规模,从而实现不同功能,不用像传统机器人那样进行重组和重新设计。
机器人的各个体素也是有讲究的,大多是中空结构,由不同刚度的体素混合制成,当向一个方向推动时,这些支柱是刚性和承重的,向其他方向推动时则是柔软和灵活的。
这种特性的组合使机器人能够保持其整体身体形状,同时从一侧到另一侧进行弯曲,而无需复杂的定制硬件。
▍两种机器人示例:水蛇和鱼鳍
作为示例,研发团队主要配置了两种结构:一种像水蛇,另一种像鱼鳍。
“水蛇”由20个体素首尾相连组成,形成1.5米长的蛇形结构。身体包含四个部分,每个部分由五个体素组成,身体内的致动器通过钢索拉动这些体素的侧面,使体素依次向一侧或另一侧压缩和放松,产生从身体前部到后部的波动。
再给它套一层“蛇皮”——防水氯丁橡胶,这样它拥有蛇一样光滑柔韧的皮肤,从而大大减少阻力,提高推进效率。
研究人员将“蛇皮”放在麻省理工学院的拖曳水箱中进行测试,结果证明,即使没有电机驱动,机器人的结构产生的起伏运动就足以向前运动。
除了“水蛇”外,研发人员还制作了鱼鳍状的结构,由一组相同的体素组成,也可以左右弯曲,它的剖面(横截面)形状可以变形,从而改变其升阻比。
和水蛇一样,“鱼鳍”上也覆盖着一层鳞片状的皮肤,即便整体弯曲,它们也会相互压紧以保持防水密封。
研发人员认为,“鱼鳍”这种形状可用于多种用途,例如利用海浪发电、或帮助轮船更平稳地行驶,提高效率。
▍比其他方法更简单!
模块化可以大大缩短机器人的建构时间,还能保持极强的灵活性,因为可以用相同的模块制造各种各样的机器人!
这个“水蛇”机器人由大约60个单独的部件组成,在短短两天内组装完成。
你也许觉得两天很久,但相比之下,美国宇航局(NASA)先前制造的一个蛇形机器人(使用传统部件)由数千个部件组成;麻省理工学院曾经的RoboTuna用了整整两年的时间来设计和制造!
"以前有很多类似蛇的机器人,但它们一般都是由定制的部件组成的,而不是这些可扩展的简单构件。"麻省理工学院的教授补充说。
这项研究发表在《Soft Robotics》期刊中,文章标题为“Modular Morphing Lattices for Continuum Robotic Structures”。
研究团队包括中国西湖大学的 Dixia Fan、麻省理工学院的 Jose del Aguila Ferrandis、Amira Abdel-Rahman 和 David Preiss、和希腊德谟克利特研究中心的 Filippos Tourlomousis。这项工作得到了美国陆军研究实验室、CBA 财团资助和麻省理工学院海洋资助计划的支持。
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