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仿生学又立功 未来机器人将受益于这种技术 推动机器人快速移动

2020-05-11 11:13:56    来源:环球网

如今的机器人一般有两种形态,一种是大家最为熟悉的硬体机器人,比如波士顿动力的机器人或者是工业产线上的工业机器人;还有一种就是软体机器人,一般倾向于模仿有机生物体,更容易适应环境,与人类共同工作更加安全。但是最近,北卡罗来纳州立大学(North Carolina State University)开发了一种新型的脊柱机器人,它的移动速度比以往任何时候都快。这都要归功于世界上最快的陆地动物:猎豹。

猎豹是目前地球上已知奔跑速度最快的动物,冲刺的平均时速为58英里,这主要是由于它们独特的生理结构,灵活的脊柱使得它们在快速奔跑时可以拱起背部,形成更长的步幅和更快的步频。

北卡罗来纳州立大学机械与航空航天工程助理教授尹洁(音)博士基于此开发了LEAP脊柱,模仿了猎豹的柔韧性,通常情况下软体机器人在固体表面移动,受限于四肢需要踩在地面上,单次步幅仅能达到身体长度的0.8,然后这款7毫米长、45克重的概念原型,每秒能跑2.7倍的身长距离,超过体长的3倍,即使在斜面上也能完全克服,甚至可以被用于水下推动机器鱼,这比其他软体机器人和混合型机器人的速度快32%到122%。

尹洁(音)博士表示这种柔性机器人速度快因为它的脊柱是“双稳态”的,这意味着,它的脊柱更像是开关,能从一个位置到另一个位置,而不是像门的铰链的运转方式。

“我们可以通过将空气抽到这个柔软的硅胶机器人管道之中,让它在稳定状态之间快速切换,在两种状态的转换过程中可以释放出大量能量,推动机器人快速移动。”

如同视频所示,当这个机器人的前脚着地时,后脚离开地面,背部拱起,如此往复步幅大大延长,这意味着它能使用更少的能量覆盖更长的距离。这个原型的演示让人印象深刻,尹洁(音)博士表示,希望能够构建更大或者更小的实用机器人,“它可以放大的动物的尺寸,甚至是人体的尺寸,也可以缩小到微型机器人甚至纳米机器人的大小。”

在未来的应用前景上,LEAP技术可以有望做出更加逼真的假手,洁(音)博士表示即使是刚性机器人也可以从这种系统中受益。他还透露,团队希望开发出具有更多稳定性的模块,而不是目前原型演示的二元稳定状态,这就会允许机器人做出更加复杂的动作,甚至从现在的气体驱动改进为磁性驱动,但是这种的技术的大规模应用可能还需要比较漫长的时间。

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