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加州大學發明新型軟機器人:無孔不入,無所不及

時間:2020-03-27 來源:機器人在線 閱讀:4697

一直以來,以機械類剛性(硬性)為主的機器人較為普遍,柔性機器人近年來越來越受科學家的青睞,尤其是軟機器人,為了讓機器人無孔不入,無所不及,加州大學設計出可以自由“生長”的軟 體機器人EversionRobot。



無孔不入,無所不及


受生物生長的啟發,Eversion Robot利用壓力來控制頭部的材料從而使得身體伸長。這款機器人可以自適應空間的幾何形狀,整個運動過程中,它的身體不會和外部環境發生相對運動,所以伸長不會受到限制。而傳統的運動方式,比如蛇形機器人,在這種環境下則寸步難行。



Eversionrobot的機械結構主要由機械傳動系統、軟 體機器人本體和壓力倉三部分構成。



機械傳動系統由步進電機③和傳送帶④⑤組成。軟 體機器人的本體是兩層里外縫合的尼龍薄膜(圖中紅色部分)。尼龍材料纏繞在轉軸上,步進電機輸出扭矩帶動轉軸運動,隨著半徑的不斷減小,需要逐漸增大步進電機的扭矩以抵消產生的壓力。此外,此系統不需要位置反饋,直接通過步進電機的輸入脈沖個數間接計算出旋轉角度和“生長”長度。當到達指定位置后,電機斷電,這樣做可以節省電量,延長設備使用時間。



壓力倉為各種元器件提供安置空間,并通過調節內部壓力來控制尼龍材料的膨脹和伸長。有趣的是該設備并不是使用空氣來調節壓力,而是直接利用設備周圍的液體。泵通過螺栓貫穿件①向壓力倉里注水,泄壓閥②打開后可以釋放壓力。這樣做最大的好處就是設備不會因為浮力而失衡。考慮到海水的導電性和腐蝕性,要對步進電機等部件進行特殊防護。


模塊化相機,一吸即合


軟 體機器人頭部采用巧妙的磁吸式設計,可以方便的安裝相機或者水體樣本檢測裝置。



磁吸裝置由里外兩個圓形磁體構成,上面設有孔洞,方便用螺栓固定設備。機器人如果在運動過程中相機不小心卡住,可以斷開連接,翻轉改變軌道或者收回。這樣的特性可以用來安裝小型設備并且避免破壞珊瑚。



總結和展望


這款Eversion Robot軟 體機器人最大的亮點就在于“就地取材”,用周圍的海水來為機器人的運動提供壓力。軟 體機器人末端利用磁吸裝置,方便相機的安裝與布置。未來可以在軟 體機器人頭部加上激光雷達來建立珊瑚的地圖模型,或者加上姿態傳感器來測量運動角度與軌跡。總之,這款軟 體機器人為我們觀測珊瑚叢的內部結構和生態環境提供一種行之有效方法。使珊瑚叢的保護進程向前邁進了一大步。

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