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日本丰桥开发水蛭形状的机器人 灵感来自于自然界中的水蛭

来源:华商网-华商报 发布时间:2019/11/6 21:38:21

软体机器人具有广泛的应用,机器人学家在研究软体材料的道路上充分凸显了人类的智慧,各种各样奇特的材料被用于软体机器人,他们甚至将手伸到了我们日常使用的淋浴软管,用三根淋浴管就搞出了一个软体机器人。

很多研究软体机器人的科研人员长期以来致力于寻找新颖的生物学设计以获得绝佳的动力,在软体机器人这条道路上他们似乎陷入了不归之路,居然连我们平时使用的淋浴管都不放过。

没错,就是这货,你能想到有一天它会变成软体机器人吗?

来自日本丰桥技术大学工程系副教授Tomoaki Mashimo博士和剑桥大学工程系机器人学博士Fuya Iida就成功开发了这样一款水蛭形状的机器人——“LEeCH”。

对,就是三根淋浴软管。

LEeCH具有柔韧的主体,由三根淋浴软管制成,还有两个吸盘。机器人能够在没有任何限制的情况下伸长和身体。

由于其灵活的软体结构和吸盘,机器人已成功爬上垂直墙,甚至到达墙的另一侧,最后爬到了美国的《软机器人》科学杂志上。

毕竟对于软体机器人而言,最艰巨的任务就是翻越到隔离墙的另一边。机器人在越过墙顶到达另一侧时尤其会面临极大的困难。

你想想,脑袋朝下脚朝上,还硌着肚子,想想就觉得困难。

也正是这样,爬壁机器人具有广泛的潜在应用,包括建筑物检查和维护,以及灾难现场的搜救任务。垂直向上攀爬垂直墙很容易实现,然而,机器人必须还要和墙壁上的障碍物进行斗争,例如再爬上垂直的台阶面。

LEeCH正是为此而生,它的灵感来自于自然界中的水蛭。

就是那种软绵绵、肥嘟嘟还会吸血的水蛭。虽然看起来是瘆人了点,但是它却是个攀爬高手。在森林或山脉中的陆地水蛭可以在复杂的地形和墙壁上移动,在身体的两端和柔软的可伸展体上使用两个”吸盘“,此外由于它们的身体非常轻盈柔软,不会因高度坠落而受到很大的伤害。

(a)真正的水蛭。(b)LEeCH

该团队使用淋浴软管来作为运动机构就是为了模仿水蛭的有利特性,即轻巧,灵活和可扩展。

柔性管具有金属板,其具有螺旋缠绕的S形轮廓,想必大家在生活中对这些软管都不会陌生。齿轮与管表面上的螺旋槽啮合,柔性管通过旋转运动来回移动。LEeCH机器人具有由三个并联连接的柔性管组成的主体,通过控制由齿轮供给的每个柔性管的长度,主体可以弯曲或伸长。

LEeCH机器人成功地在垂直墙上实现向上/向下攀爬和水平过渡。通过组合这两个过渡,机器人能够在二维墙壁表面上自由移动。机器人具有大变形的柔性体使其能够从垂直壁的一侧过渡到另一侧。这是世界上开发柔软灵活机器人解的又一项成就——可以在墙上自由移动了。

不过根据该研究的主要作者Ayato Kanada所说这个点子的最初版本其实是来自家中的浴室,“当我无意中最大限度地打开水龙头时,淋浴软管变得狂野,好像它有自己的生命。然后我想到如果我可以操纵一根软管,我就可以制作一个动态移动生物的机器人。“

利用淋浴软管的中空结构,该团队正在考虑通过将流体注入腔体来改变管子刚度的可能性。具有灵活结构的机器人不仅具有高度的环境适应性,而且还具有高度安全性,可以安全地与人类进行协作。


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