为了(le)使软(ruǎn)体机器人具有(yǒu)实用性,它必须简单、轻(qīng)便、节能,但仍有合(hé)理的速度。一种新开发的机制(zhì)符(fú)合(hé)这一要求,它的灵感来(lái)自(zì)于生活中常见的发夹。如果你曾经(jīng)摆弄过发夹,你可能已经注意到它(tā)可以(yǐ)在(zài)两种稳定(dìng)的配置之间来(lái)回弹(dàn)动,只有凹陷和凸起(qǐ)两种状(zhuàng)态。受(shòu)这(zhè)一功能的启发,哥(gē)伦比亚大(dà)学的一(yī)个科学家团队已经开发(fā)了所谓的发夹机制(zhì)(HCM)。
在(zài)其目前的概念验证形(xíng)式中,该(gāi)装置(zhì)由一条预应力半刚性塑料条组成,其底部有一(yī)个简单的驱动装置。每次装置驱动向塑料施加少量压力(lì)时,整个条状物就会作(zuò)出(chū)反(fǎn)应,从一个稳定状态迅速(sù)移动到(dào)另一个稳定状态,放(fàng)大施(shī)加的(de)力。
这种(zhǒng)设置(zhì)不(bú)仅使(shǐ)用少量(liàng)的电力来产生大量的快速运动(dòng),而(ér)且它还允许机器(qì)人的(de)框架作(zuò)为其推(tuī)进(jìn)形式(shì)。因此,这种机器(qì)人的机械结构不那(nà)么复杂,建造成(chéng)本(běn)较(jiào)低(dī),而且比原(yuán)来(lái)更轻(qīng)。
在对该技术(shù)的(de)测试中,科学家们创造了一(yī)条(tiáo)会游泳的(de)机器人鱼,它使用单驱动发夹机制(zhì)来拍打(dǎ)它的尾巴,还有(yǒu)一个四足机器人,它使用双驱动发夹机制在(zài)平面上奔跑。
这条结(jié)构简单的机器鱼能够以每(měi)秒435毫米(或每秒2.0个身体(tǐ)长度)的最高速(sù)度游(yóu)动,而四足(zú)机器(qì)人的最高(gāo)速度(dù)为每秒313毫米(mǐ)(每秒(miǎo)1.6个身体(tǐ)长度)。据该团队称,这(zhè)些速(sù)度(dù)比(bǐ)以前类似的小型软体机(jī)器人的记录要高得多。无(wú)独有偶,我(wǒ)们(men)不久前(qián)曾报道过,北(běi)卡罗来纳州立大学最近创造的一个游泳机器(qì)人-它同样利用一(yī)个类似发夹的机制以每秒3.74个身(shēn)长的(de)速度在(zài)水中移动。
关于这项研究的论文-由Zechen Xiong,Yufeng Su和Hod Lipson领导-已经提交给2023年国际机(jī)器人和自(zì)动化会议。