斯坦福大学最新的软机器人!可以任意变形,自由行走!

斯坦福大学的机器人小组最近发明了一种可以随意改变形状的软机器人。据说设计师是从章鱼那里得到灵感的。机器人由柔性织物管和滚轮模块组成,管内充满空气。用户只需要控制匹配的小型发动机来改变机器人的形状


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内森·乌西维奇是斯坦福大学机械工程专业的研究生,也是该项目的参与者之一。他将机器人描述为“电影《大英雄6 6》中大白和变形金刚的混合体”这项研究于上周三发表在《科学机器人学》杂志上。论文的题目是一个无约束等周软机器人

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论文链接:https://robots.sciencemag.org/content/robots/5/40/eaaz 0492 . full . pdf


机器人设计新思路:消除系绳,简单装配

考虑到工程操作的环境条件,机器人必须具有足够的安全性和环境适应性除了结实耐用,它们还应该能够灵活移动。为了满足这些条件,不仅要有精确的控制算法和强大的传感器,还要有更好的自适应结构来匹配它们。然而,现有的机器人还不能满足这些要求。

目前市场上有三种类型的机器人:软机器人、集合机器人和桁架机器人。软机器人安全且相对坚固,但它们需要通过系绳与空气压缩设备相连。集体机器人是高度模块化的,但是它们的子单元太复杂了。桁架机器人可以变形,但只能在固定方向上线性伸缩。

在这篇论文中,研究人员说,他们发明的“一个不受限制的等周软机器人”结合了三个机器人的优点,摆脱了结构上的限制。

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该机器人主要由织物管和3个滚筒模块组成,其中包括机械滚筒和小型发动机下面

是机器人的组成和工作原理的概述:

1是一组相同的机器人滚轮模块,安装在构成机器人主要结构的可充气织物管上

2,辊子模块夹在织物管和辊子之间,形成有效的接头,可通过驱动辊子重新定位。

3,滚筒模块安装在织物管上,其中一个将织物管首尾相连以形成有效的接头,另外两个可以在管上移动以与织物管一起形成三角形

4,鼓模块通过使用三自由度万向接头在接头处相互连接,并且万向接头由由连接的U形钩形成的两个杆组成,每个杆可以围绕轴自由旋转箭头指示关节如何旋转

5,机器人以在户外滚动的形式移动,并且机器人的突出侧指示滚动运动。当使用


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时,织物管被辊子夹紧以保持固定形状一旦机器人需要变形,就可以用一个小型发动机来驱动滚筒移动和整形织物管。在滚筒运动的过程中,机器人的形状发生了变化,但是织物管的长度和里面的空气量保持不变。一些研究人员称之为“等周机器人”< br>

关于这个机器人的独特结构,斯坦福大学航空航天助理教授麦克·施瓦格评论道:“令我兴奋的是,这个机器人实际上是几个机器滚轮的集合。他们移动机器人,并通过合作操作改变其形状。”这使它成为一个适应性强、功能强大的系统。

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运动灵活,可以捡起一个球,也可以变成“形状显示”。

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研究人员曾经将几个机器人组合在一起,用一个引擎驱动它们移动,最终成功地操纵机器人捡起一个球。此外,机器人可以推动球向前滚动。

这意味着机器人可以接近物体,捡起它们并把它们移动到特定的位置。然而,这些操作对于抓取机器人来说是很难完成的,这也意味着在未来的软机器人中将会有更多可能的应用场景。

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应用场景

该机器人适合工业应用例如,当工人用螺栓组装零件时,机器人可以用来固定零件。

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把机器人变成教育工具并非不可能。可以鼓励学生组装自己的硬件,并与机器人进行物理互动。

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在文中提到,如果增加更多的滚轮模块,可以将机器人修改为“形状显示”,以实现更动态、更平滑的形状变化,甚至成为具有高刷新率的3D打印机。

如果将触摸感应应用于机器人,用户可以立即与显示的形状交互

甚至可以使用同一组硬件来满足用户的不同需求当需要疏浚管道时,装配一个链式机器人,如果需要机器人快速移动,将链式机器人装配成球形

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以前的机器人有它们自己的优势,但它们不能独立完成工程任务。斯坦福团队发明的“无绳等周柔性机器人”提出了解决这个问题的方法。

通过目前的软式、集合式和桁架式机器人分别扬长避短,这种新型机器人无疑可以承担工程任务除了工程应用之外,

新型机器人还显示出在航空、教育、3D打印等领域的应用潜力,应用前景非常值得期待。


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