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靠電磁場(chǎng)靈活驅(qū)動(dòng)的軟機(jī)器人

童程童美 2017-04-13

使用柔軟,靈活的機(jī)體可以讓機(jī)器人變得越來(lái)越好。有很多好的理由這樣做:具有合規(guī)性的機(jī)器人可以更安全地工作,并可以利用許多獨(dú)特的運(yùn)動(dòng)方式。

摘要

使用柔軟,靈活的機(jī)體可以讓機(jī)器人變得越來(lái)越好。有很多好的理由這樣做:具有合規(guī)性的機(jī)器人可以更安全地工作,并可以利用許多獨(dú)特的運(yùn)動(dòng)方式。

在最近一周左右的時(shí)間里,軟體機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的兩種新方法已經(jīng)出現(xiàn):其中一種使用外部磁場(chǎng),而另一種使用電場(chǎng)來(lái)驅(qū)動(dòng)撲動(dòng)翅片。

這種在中國(guó)杭州浙江大學(xué)開(kāi)發(fā)的機(jī)器人射線是由電介質(zhì)彈性體制成的柔軟的翅膀推動(dòng)的,當(dāng)它們施加電力時(shí),它們會(huì)彎曲。介電彈性體響應(yīng)非常快,運(yùn)動(dòng)速度相對(duì)較大,但它們需要非常高的電壓(大約10千伏)才能使它們工作。傳統(tǒng)上,介電彈性體被覆蓋在絕緣層中,但是對(duì)于這種水生應(yīng)用,研究人員恰恰將所有絕緣層都浸沒(méi)在水中,依靠水作為電極和電場(chǎng)。

靠電磁場(chǎng)靈活驅(qū)動(dòng)的軟機(jī)器人

還有其他幾個(gè)原因,為什么這個(gè)設(shè)計(jì)是值得注意的。首先,它幾乎完全透明。身體、翅片、尾巴和彈性體肌肉完全透視。當(dāng)添加無(wú)電話操作所需的電子元件和電池時(shí),效果會(huì)稍微損壞,但事實(shí)上,一個(gè)450毫安時(shí)的3.7伏電池將保持游泳在1.1固體3小時(shí)15分鐘,甚至可以攜帶一個(gè)小型相機(jī)。最大無(wú)限制速度為6.4厘米/秒,機(jī)器人魚(yú)類將在略高于冰點(diǎn)至近75°C的水溫中愉快地游泳。

這種機(jī)器人的整體效率與虹鱒魚(yú)相當(dāng),因?yàn)橐粭l25厘米長(zhǎng)的鱒魚(yú)消耗約0.03瓦特以10厘米/秒的速度移動(dòng)。當(dāng)然,真正的鱒魚(yú)可以更快更動(dòng)態(tài)地移動(dòng),但對(duì)于機(jī)器人而言,效率的生物學(xué)水平要高得多。研究人員還沒(méi)有準(zhǔn)備好為機(jī)器人提出任何具體的應(yīng)用,所以可能最好簡(jiǎn)單地看一下這些技術(shù)的工作原理,為下一代留下實(shí)用的機(jī)器人。

同時(shí),在北卡羅來(lái)納州立大學(xué),羅利,研究人員一直在研究一種更基礎(chǔ)的驅(qū)動(dòng)技術(shù),具有軟機(jī)器人的潛力。他們并不完全是在機(jī)器人制造階段,但他們已經(jīng)設(shè)法將聚合物膜轉(zhuǎn)化為可以用磁場(chǎng)遠(yuǎn)程致動(dòng)的肌肉。研究人員將鐵微粒引入到液體聚合物混合物中,然后向磁珠施加磁場(chǎng),使微粒自身對(duì)準(zhǔn)平行鏈。當(dāng)干燥并切成條狀時(shí),鏈條持續(xù)存在,并且當(dāng)向它們施加另一個(gè)磁場(chǎng)時(shí),鏈條與之對(duì)準(zhǔn),并與聚合物一起使用。

靠電磁場(chǎng)靈活驅(qū)動(dòng)的軟機(jī)器人

通過(guò)改變磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向并調(diào)整聚合物的結(jié)構(gòu),研究人員能夠創(chuàng)建一套潛在的非常有用的軟執(zhí)行器,包括可以提升到其自身重量的50倍的懸臂,擴(kuò)展和承包手風(fēng)琴結(jié)構(gòu),像肌肉一樣,帶有行波壓縮波的管作為蠕動(dòng)泵。

這些執(zhí)行器似乎價(jià)格便宜,易于構(gòu)造,雖然它們只受到外部力量的響應(yīng)而受到約束,但它們將在您身體內(nèi)的微小機(jī)器人或者可部署的機(jī)器人結(jié)構(gòu)的上下文中工作得很好,不需要持續(xù)啟動(dòng)。

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