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这个像蛇一样的机器人怎样用它的人造鳞片和皮肤爬行

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放大字体  缩小字体 发布日期:2019-03-04   浏览次数:449
核心提示:哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院(SEAS)的一组研究人员制造出了一种机器人,它能像蛇一样爬行,而且没有坚硬的部件。K

哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院(SEAS)的一组研究人员制造出了一种机器人,它能像蛇一样爬行,而且没有坚硬的部件。Kirigami是一种古老的日本造纸工艺,它依靠切割来改变材料的性质,已经被用于制造这种柔软的机器人鳞片。当机器人伸展时,它平坦的基里加米表面会变成3d纹理的表面,像蛇一样抓住地面。

机器蛇能以每小时14英里的速度滑行。他们还可以挤进一个狭小的空间,可以爬树和游泳。这一切之所以成为可能,仅仅是因为它们的表面性能。当蛇开始移动时,它的鳞片抓住地面,推动身体向前移动。这和冰爪帮助徒步旅行者在光滑的冰面上站稳脚跟的效果非常相似。这就是所谓的运动,是由摩擦帮助的。这就是特殊的形状和位置驱动的鳞片蛇。

这篇论文的第一作者、sea的博士后研究员艾哈迈德拉夫桑贾尼(Ahmad Rafsanjani)说,“近年来,人们对如何制造这种可变形、可伸缩的结构进行了大量研究。”我们已经证明,kirigami原理可以集成到软机器人中,以一种比以前大多数技术更简单、更快和更便宜的方式实现移动。研究人员开始用一块简单的扁平塑料板制作机器人的皮肤。他们还用激光切割机在几厘米范围内进行了切割。研究人员将薄片包裹在弹性体致动器周围,当切割成型时,该机器蛇看起来像一根管子。

执行机构可以像气球一样让空气膨胀和收缩。当驱动器膨胀时,kirigami会弹出,形成一个粗糙的表面,可以抓住地面。当执行机构呼出空气时,被切割的部分会平折并推动履带向前移动。研究人员成功地制造了一个独立的机器人。该机器人的尾部集成了机载控制、传感、驱动和电源。它已经在哈佛校园里进行了爬行测试。该团队还尝试了许多裁剪出来的形状。它包括三角形、圆形和梯形。研究人员发现,梯形的切口使机器人的步幅更大,因为它们最像蛇鳞的形状。

拉夫桑贾尼说:“我们证明,通过适当平衡切割几何形状和驱动方式,可以利用这些基里加米表皮的机车特性。这篇论文的高级作者卡蒂亚贝托尔迪(Katia Bertoldi)说,“未来,这些组件可以进一步优化,以改善系统的适应性。”我们相信我们基于kirigami的策略为设计一类新的软爬虫打开了道路。应用力学教授贝托尔迪(Bertoldi)说,“这些全地形的软机器人有一天可以穿越困难的环境,执行勘探、检查、监控和搜救任务,或者执行复杂的腹腔镜医疗程序。”

 
 
 
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