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
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。
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
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。
6-运动灵活,可以捡起一个球,也可以变成“形状显示”。
6-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。
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。
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。
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
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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