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反应灵敏的软机器人,通过将硅橡胶浇注到精确的3D打印模具中来生产阀门,中国机器人网,vrovro.com
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反应灵敏的软机器人,通过将硅橡胶浇注到精确的3D打印模具中来生产阀门
2022年07月11日    阅读量:     新闻来源:中国机器人网 vrovro.com  |  投稿

一位研究人员在《物质》杂志上发表的文章中透露,设计巧妙的压力阀使软机器人能够在不需要计算机控制的情况下对环境做出反应。这使具有类似于生物体的自然动作和触觉反应的机器人更接近现实。这些发展使软机器人更适合探索粗糙和未知的地形或用于医疗应用中国机器人网vrovro.com


反应灵敏的软机器人,通过将硅橡胶浇注到精确的3D打印模具中来生产阀门 中国机器人网,vrovro.com


我们仍然经常认为机器人是由预先计算每一步的中央计算机控制的刚性机器。相反,生物体运动平稳,因为智能行为根深蒂固。这对于那些需要不断与人互动的机器人来说是非常理想的,比如那些用于医疗的机器人。因此,软机器人领域的研究人员正在开发由软柔性材料制成的机器人,这种材料可以在没有外部引导的情况下对环境的变化做出反应。


AMOLF的软机器人物质小组负责人巴斯·奥弗维德(BasOvervelde)说:“我们希望制造出没有中央计算机的机器人,由于机器人体内内置的反射,这些计算机可以移动并对环境做出反应。”在《事件》杂志上,Overvelde的团队介绍了这样一种软机器人,它在气压下工作,不需要电子设备。由于设计巧妙的阀门,它可以通过对环境的反应来行走和改变节奏。

番茄酱瓶

这种新型软机器人的核心是一个“滞后阀”,这就是研究人员在其出版物中提到他们发明的方式。局外人可能会认为这种阀门是番茄酱瓶口的变体。Overvelde说:“这个阀门可以确保你很容易地给番茄酱加药,并且液体不会从瓶子里漏出。”。“但是,如果你把瓶子倒过来,使劲挤,番茄酱有时会喷出来,弄得一团糟。”当开口反复快速打开和关闭时,就会发生这种情况。现代瓶子已经被改造成尽可能少地飞溅,但Overvelde和他的同事们开始研究这种通常不受欢迎的行为是否可以让机器人移动。


研究人员从一个计算机模型开始设计特征,例如阀门开口处微小活门的刚度。之后,通过将硅橡胶浇注到精确的3D打印模具中来生产阀门。然后用激光在瓣膜上切出小切口。因此,他们生产的阀门通常关闭,当压力足够高时突然打开。只有当压力显著降低时,阀门才会再次关闭。如果你把这种阀门连接到泵和储液罐上,你会自动产生一种增压和释放空气的节奏。这样,软机器人的肌肉交替充气和放松。


阿莫尔夫博士生卢克·范·拉克(LuukvanLaake)说,这种新的组件看起来很简单,但被发现有隐藏的力量。“当我们建立连接到同一水库的两个这样的阀门的计算机模型时,它们开始以高精度交替打开。这完全出乎意料,但后来证明在实践中也起了作用。”基于这一原理,研究人员能够构建一个四足机器人,其步态自然,不需要任何外部命令。他们还设计了一个带有五个有节奏敲击手指的软机器人手演示器。


应对环境

软机器人设计者的终极梦想是一个不仅能移动,而且能对环境做出反应的机器人。Van Laake:“最终,你需要一个机器人,当它遇到障碍物时,仅仅因为肌肉和关节对压力的变化做出反应,它就会自动改变步态。”


在实验室里,机器人对环境的反应已经被证明是相当成功的。当研究人员通过稍微挤压软管来短暂闭合软管时,机器人体内的压力发生变化,然后机器人切换到不同的步态。“我们的软机器人对环境做出反应,而不需要中央计算机来控制,”Van Laake解释道。

效率

在床边有软机器人之前,我们还有很长的路要走。但研究人员对前景持乐观态度。Overvelde:“通过我们的机器人,你可以看到如何使用简单的组件来产生复杂的行为,而不需要计算机来计算每个动作。”

据Van Laake介绍,一种由于自然反射而移动的软机器人不仅可以节省计算机电源,还可以节省能源。“在生物体中,许多运动和行为是从身体的形状和肌肉的力学中产生的,而不是由大脑指导所有运动。”例如,我们的心脏自动平衡左心室和右心室中的压力,我们在每一步中重复利用肌腱中储存的弹性能量。“这是非常有效的。在这个领域还有很多行为需要探索。”

标签:工业机器人今日头条人工智能系统及软件
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