陈根:水母启发的软机器人,超级现实水母

发布时间:2020-07-04 20:01:24

当你听到软的声音时,人们本能地会想到移动较慢的生物,比如毛毛虫。对于机器人来说,我们的本能感觉是僵硬的。今年,一组美国科学家试图在软件机器人上复制由猎豹运行原理启发的运动,一项名为飞跃的研究发表在科学进步上。

通过使用这种技术,跳跃可以在平坦、坚实的地面上以每秒2.7的身体长度飞驰。此外,如果软件机器人配备了鳍,其最大游泳速度可达每秒0.78身体长度。相比之下,最快的传统软软机器人目前在陆地上的最高速度为0.8,游泳时的最高速度为0.7。

科学家最近更新和改进了猎豹启发的移动机器人的技术,这一次是由水母启发的。研究人员说:以前的工作集中在制造由猎豹启发的软件机器人——虽然机器人速度非常快,但它们仍然有一个坚硬的内脊。

研究人员想做一个完全柔软的机器人,没有内脊柱,仍然利用那种在两种稳定状态之间切换的概念,以使软体机器人的移动更加有力——而且更加快速,而在这个设想下受到启发的动物之一就是水母。这项研究已发布在《先进材料技术》上。

软致动器通常设计为固有无应力和稳定。放松这样的设计约束可以探索利用机械预应力和弹性不稳定性来实现潜在的高性能软机器人。在实验中,研究人员利用预应变松弛策略设计了二维和三维预弯柔性驱动器,具有可调单稳态和双稳态特性,可用于多功能软机器人。

通过将带嵌入式气动通道的无应力活性层粘结到单轴或双轴预拉伸弹性体条或圆盘上,预应变释放后分别产生预弯曲的二维梁状弯曲致动器和三维拱起致动器。这种预弯软致动器通过简单地控制预应变和偏置双层厚度比,在驱动下表现出可调的单稳态和双稳态行为。

其在多功能软机器人技术中的意义在于实现高性能的操作和移动,包括通过预压抓取物体的节能软夹持器、平均移动速度为0.65身长s−1的快速幼虫跳跃软履带、平均速度为53.3毫米s−1的快速游泳双稳态水母类软机器人。作为研究的一部分,所研究的三种水母中没有一种超过每秒30毫米的速度。