科学家展示受水母启发的软体机器人 速度已超越现实中的水母

2020年07月02日 14:01 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒New Atlas报道,水母独特的运动方式使其成为机器人研究人员的热门研究模型,他们希望开发出先进的新型机器,使其具有极高的运动效率。科学家们现在展示了一种受这些海洋生物启发的新型软体机器人,它利用气道以极快的速度游动。

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这种新型软体机器人是由北卡罗莱纳州立大学和坦普尔大学的科学家开发的,实际上是建立在他们早先的工作基础上的:此前他们生产了一种受猎豹启发的快速移动机器人。那台机器交替地将空气从两个执行器中抽进抽出,使僵硬的脊柱瞬间从一个弯曲状态弹到另一个状态。正如研究报告作者尹杰所解释的那样,最新的机器人是对这种方法的改进。

“我们之前的工作主要集中在制造软体机器人,这些机器人的灵感来自猎豹--虽然机器人的速度非常快,但它们仍然有一个僵硬的内脊柱,”尹杰说。“我们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。而我们受到启发的动物之一就是水母。”

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水母游泳的能量效率在海洋环境中是无与伦比的。该团队试图通过使用聚合物圆盘来重现这一点,聚合物圆盘通过向四个不同的方向拉伸而预应力,然后与另外两层非应力层结合,其中一层具有一个空气通道。这种聚合物圆盘的堆叠使得一个软体机器人可以在放松状态和弯曲状态之间进行切换,而在弯曲状态下,这种碗形的机器人通过在空的通道中填充空气,迅速反转为圆顶。这使得机器推开水,自己向前移动。

“我们可以通过向通道层中注入空气来使机器人‘弯曲’,我们通过控制预应力层的相对厚度来控制这种弯曲的方向。”尹杰说。

在测试中,软体机器人表现出每秒53.3毫米的平均速度,而作为研究的一部分,研究的三种水母都没有超过每秒30毫米的速度。

这项研究发表在《先进材料技术》杂志上。

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