为了使软体机器人具有实(shí)用性,它必须简单(dān)、轻便(biàn)、节能(néng),但仍(réng)有(yǒu)合理的速度(dù)。一(yī)种新开发的(de)机制符合这(zhè)一(yī)要求,它的灵(líng)感来自于生活中常见(jiàn)的(de)发夹(jiá)。如果你曾经摆弄过(guò)发夹(jiá),你可能已(yǐ)经注意到它可以(yǐ)在两(liǎng)种(zhǒng)稳定的配置之(zhī)间来(lái)回弹动,只有凹陷和凸起两种状态。受这一功能(néng)的启(qǐ)发,哥伦(lún)比亚大学(xué)的一个科学家(jiā)团(tuán)队已经开发了所谓(wèi)的发夹机制(HCM)。
在其目前(qián)的概念验证形式中,该装置由(yóu)一条预应力半(bàn)刚性(xìng)塑料条(tiáo)组成,其(qí)底部有一(yī)个(gè)简(jiǎn)单(dān)的(de)驱动装置。每次装置驱动向塑料施(shī)加少量(liàng)压力时,整个条状物就会作出反应,从一(yī)个稳定状态(tài)迅速移动到(dào)另一个(gè)稳定状态,放(fàng)大施加的力。
这种(zhǒng)设置(zhì)不仅使用少量的电(diàn)力来产生大量的快(kuài)速运(yùn)动,而且(qiě)它(tā)还(hái)允许机器人的框架(jià)作为其推进形式。因此,这种机(jī)器(qì)人的机械结构不那(nà)么复(fù)杂,建(jiàn)造成本较(jiào)低,而且比原(yuán)来更轻。
在(zài)对该技(jì)术的测试中,科学家(jiā)们创造了一条会游(yóu)泳(yǒng)的机器人鱼(yú),它使用单驱动发夹机制来拍打它的尾巴,还有(yǒu)一(yī)个四足机器人(rén),它使用双(shuāng)驱动发夹机(jī)制在平面上奔跑。
这(zhè)条(tiáo)结构简单的机(jī)器鱼能够(gòu)以(yǐ)每秒435毫米(或每秒2.0个身(shēn)体长(zhǎng)度(dù))的最高速(sù)度游动,而四足机器人的最高(gāo)速度为每秒313毫米(每秒1.6个(gè)身体长度)。据该(gāi)团队称,这些速(sù)度比以前类似的小型软体机器人的(de)记录要高得多。无独有偶,我们不(bú)久前曾报道过,北卡罗来纳(nà)州立大学最近创造的一(yī)个游(yóu)泳机器人-它(tā)同样利用一(yī)个类(lèi)似发夹的机制以每秒3.74个身长的速度在水中移动。
关于这(zhè)项研究的论文-由Zechen Xiong,Yufeng Su和(hé)Hod Lipson领导-已经提交给2023年国际机器人和自动化会议。