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恒达平台登录Meshworm,一个像worm一样移动的软自

日期: 2020-03-31 12:24 浏览次数 :

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meshworm,一个像worm一样移动的软自主机器人

meshworm是模仿after的模型,它是一种软自主的机器人,它通过蠕动运动,通过收缩身体的各个部分在表面上爬行

worm沿着身体的长度交替挤压和伸展肌肉,沿着地面蠕动,每一次收缩都向前倾斜

蜗牛和海参也利用这种被称为蠕动的机制来四处走动,而我们自己的胃肠道也以类似的方式起作用,沿着食道挤压肌肉将食物推向胃部

现在,麻省理工学院,哈佛大学和汉城国立大学的研究人员设计了一种柔软的自主机器人,该机器人通过蠕动运动,通过收缩身体的各个部分而爬行,就像like一样

该机器人几乎完全由柔软的材料制成,具有显着的回弹力:即使踩在锤子上或用锤子敲打,该机器人也能毫不费力地向前移动

麻省理工学院的esther和harold e. edgerton助理教授,sangbae kim说,这样的软机器人对于在崎terrain的地形中导航或在狭窄的空间中挤压可能很有用

该机器人被称为网状蠕虫(meshworm),因为它构成了其主体的柔性网状管

研究人员利用镍和钛制成的形状记忆合金制成的人造肌肉,这种合金会随着热量伸展和收缩

他们将电线缠绕在管子上,沿着管子的长度创建了多个片段,就像an的片段一样

然后,他们向电线段施加小电流,挤压网管并推动机器人前进

该小组最近在机电一体化杂志ieee / asme transactions上发表了该设计的详细信息

除kim之外,论文的作者还有麻省理工学院的研究生sangok seok和博士后cagdas denizel onal,哈佛大学的副教授robert j. wood,首尔国立大学的助理教授kyu-jin cho phd 07和计算机教授daniela rus科学和工程学,麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室(csail)主任

软服务机器人

在过去的几十年中,许多机器人专家都在寻找方法来设计软机器人系统

如果没有笨重的易碎硬件,软机器人可能能够探索难以到达的空间并穿越崎bump的地形

它们柔软的外观也使它们可以安全地与人互动

软机器人技术的一个重大挑战是设计软致动器或电动机来为此类机器人提供动力

一种解决方案是使用压缩空气,小心地将其泵入机器人使其移动

但是金说,气动或气动机器人需要笨重的泵

金说,将微型空气压缩机集成到小型自主机器人中是一个挑战

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奇异材料制成的人造肌肉

相反,金和他的同事们向the寻求了设计指导

他们指出,令人毛骨悚然的爬行器由两个主要的肌肉群组成:缠绕在蠕虫管状体周围的环形肌纤维和沿其长度延伸的纵向肌纤维

两个肌肉群共同作用以使蠕虫蠕动

该团队着手设计一种类似的,蠕动驱动的软系统

研究人员首先通过将聚合物网片卷起并热封制成一个长管状物体

网格由交织的聚合物纤维制成,类似于弹簧一样,可以使管拉伸和收缩

然后,他们寻找制造人造肌肉的方法,最终定居在镍钛合金上

金说,这是一种非常奇怪的材料

根据[镍-钛]比率,其行为会发生巨大变化

根据镍与钛的比例,合金会随着热而发生相变

高于一定温度时,合金保持在称为奥氏体的相态中,这是一种规则排列的结构,即使在明显弯曲后也能弹回其原始形状,就像柔性眼镜架一样

在一定温度以下,合金会转变为马氏体相,这种结构更柔韧,像回形针一样,保持其弯曲的形状

研究人员制造了紧密缠绕的镍钛丝,并将其缠绕在网管上,模仿了worm的环形肌纤维

然后,他们在试管内安装了一个小型电池和电路板,产生电流以加热人体沿身体某些部位的导线:当人体的某一部位达到一定温度时,导线在人体周围收缩,挤压导管并推动机器人前进

kim和他的同事开发了算法来仔细控制导线的加热和冷却,从而使蠕虫以各种模式移动

该小组还为机器人配备了沿其长度延伸的电线,类似于an的纵向肌肉纤维

加热时,单根电线会收缩,向左或向右拉动蠕虫

作为对软机器人的终极测试,小组用锤子对机器人进行了多次打击,甚至踩在机器人上以检查其耐用性

尽管受到了猛烈的冲击,该机器人还是得以幸存下来,并完好无损地爬行

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你可以扔掉它,它不会崩溃的,金说

大多数机械零件在小范围内都是刚性的和易碎的,但是网虫中的零件都是纤维的和柔性的

肌肉柔软,身体柔软,开始表现出一定的身体变形能力

刘易斯和克拉克学院的生物学教授凯拉·秋天(kellar autumn)在设计软机器人时研究了动物运动的生物力学

秋季说,像网虫这样的机器人可能有很多有用的应用,例如下一代内窥镜,植入物和假肢

秋季说,尽管机器人的身体比真正的蠕虫要简单得多,但它只有几个部分,似乎具有令人印象深刻的性能

我预测在未来十年中,我们将在许多产品(例如手机,便携式计算机和汽车)中看到变形的人造肌肉

这项研究得到了美国国防高级研究计划局的支持

经mit新闻许可转载

恒达装潢娱乐综合报道

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