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科普知識
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操作機

新生代柔軟有彈性機器——剛性機器人

發布日期:2022-04-18 點擊率:82

  硬體機器擁有只能圍著固定關節彎曲和變直的僵硬四肢,受章魚等靈活性動物啟發而建造的機器人提供了一種解決方法。主要由柔韌或彈性材料建造的柔軟機器人能自己改變形狀,以適應周圍環境,而不需要大量的計算。柔軟機器人放棄了定義此前一代機器人的骨骼。這些機器沒有像骨頭或關節之類的部件,能以全新的方式伸展、蜷縮和擠壓。

  2007年,CeciliaLaschi讓父親為其在意大利里窩那市的海濱實驗室抓一只活章魚。后者以為Laschi瘋了:作為消遣性的釣魚人,他認為章魚是如此容易被抓住,因此這肯定是一種非常愚蠢的動物。那么,一名同金屬和微處理器打交道的機器人學研究者到底想用這種柔軟黏糊的頭足類動物干什么?

  不管怎樣,這位老人還是在托斯卡納海岸抓了一只章魚,并把它交給在比薩圣安娜高等學校工作的女兒。Laschi和學生將這只動物放在一個鹽水水箱中,從而研究它是如何抓到零碎的鳀魚和螃蟹的。隨后,該團隊著手建造能模擬這些動作的機器人。

  通過一個個原型,他們終于創建了一個帶有內部彈簧和電線的人造觸手。該設備能以一種活靈活現的方式呈現波浪形狀、伸長、收縮、變硬和彎曲。“這是一種完全不同的機器人建造方法。”Laschi說。

  過去10年間,這種方法已成為機器人學的重要研究前沿。該領域的科學家和工程師通常受到擁有堅硬骨骼的人類和其他動物的啟發,一直致力于研究硬體機器人。這些機器擁有只能圍著固定關節彎曲和變直的僵硬四肢,因此其具備的優點是能以數學上可預測的方式移動。不過,它們還要求一絲不茍的程序編寫和大量的反饋,以避免撞向其他物體。即便這樣,在同人類、新物體打交道,或者處于崎嶇的山路和其他無法預測的情形中時,它們的移動也經常變得不穩定,甚至帶來危險。

  受章魚、毛毛蟲或魚類等靈活性動物啟發而建造的機器人提供了一種解決方法。主要由柔韌或彈性材料建造的柔軟機器人能自己改變形狀,以適應周圍環境,而不需要大量(并且通常不完美)的計算。盡管一些此類機器利用電線或彈簧模擬肌肉和筋腱,但總體上,柔軟機器人放棄了定義此前一代機器人的骨骼。這些機器沒有像骨頭或關節之類的部件,能以全新的方式伸展、蜷縮和擠壓。它們可改變形狀或大小,環繞物體,甚至比以往任何時候都能更加安全地碰觸人類。

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