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受蛇启发的机器人使用kirigami移动
2020年12月30日    阅读量:     新闻来源:中国机器人网 vrovro.com  |  投稿

谁需要腿?凭借其光滑的身体,蛇可以每小时滑行多达14英里,挤入狭窄的空间,缩放树木并游泳。他们是如何做到的呢?全部都在秤上。


当蛇移动时,它的鳞片会抓住地面并向前推动身体-类似于冰爪帮助徒步旅行者在滑冰中立足中国机器人网vrovro.com。由于蛇鳞的形状和位置,这种所谓的摩擦辅助运动是可能的。


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现在,来自哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院(SEAS)的一组研究人员开发了一种软机器人,该机器人使用相同的运动原理在没有任何刚性组件的情况下爬行。软机器人秤是使用kirigami制成的。kirigami是一种古老的日本造纸工艺,依靠切口而不是折纸来改变材料的特性。


随着机器人的伸展,平的kirigami表面将转换为3D纹理的表面,就像蛇皮一样紧握地面。


这项研究发表在《科学机器人》上。


该论文的第一作者,SEAS的博士后研究员艾哈迈德·拉夫桑贾尼(Ahmad Rafsanjani)表示:“近年来,关于如何制造这类可变形,可伸展的结构的研究很多。” “我们已经证明,kirigami原理可以集成到软机器人中,以比以前的大多数技术更简单,更快,更便宜的方式实现运动。”


研究人员从简单的平坦塑料片开始。他们使用激光切割机嵌入了一系列厘米级的切口,并尝试了不同的形状和尺寸。切割后,研究人员将片材包裹在管状弹性体致动器周围,该致动器像气球一样在空气中膨胀和收缩。


哈佛大学的研究人员开发了一种受蛇启发的软机器人。机器人是使用kirigami制成的。


kirigami是一种古老的日本造纸工艺,依靠切口而不是折纸折叠来改变材料的特性。随着机器人的伸展,平的kirigami表面将转换为3D纹理的表面,就像蛇皮一样紧握地面。


当执行器膨胀时,kirigami切出弹出物,形成一个紧握地面的粗糙表面。当执行器放气时,切口会折平,将履带向前推动。


研究人员构建了一个完全不受束缚的机器人,其集成的机载控制,传感,致动和电源封装在一条很小的尾巴中。他们测试了它在整个哈佛校园中的爬行情况。


该团队尝试了各种形状的切口,包括三角形,圆形和梯形。他们发现梯形切口-最类似于蛇鳞的形状-使机器人具有更大的步幅。


哈佛大学的研究人员构建了一个完全不受束缚的,受生物启发的软机器人,其集成的机载控制,传感,致动和电源封装在一条很小的尾巴中。


拉夫桑贾尼说:“我们证明,通过适当地平衡切割的几何形状和驱动方式,可以利用这些激进折纸皮的机车特性。” “向前发展,可以进一步优化这些组件以改善系统的响应。”


“我们认为,基于激进折磨的策略为新型软履带的设计开辟了道路,”应用力学的William和Ami Kuan Danoff教授,该论文的高级作者Katia Bertoldi说。“


这些全地形软机器人有一天可以在艰难的环境中旅行,以进行探索,检查,监视以及搜索和救援任务,或者执行复杂的腹腔镜医疗程序。”


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