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新生代柔软有弹性机器——刚性机器人

导读: 硬体机器拥有只能围着固定关节弯曲和变直的僵硬四肢,受章鱼等灵活性动物启发而建造的机器人提供了一种解决方法。主要由柔韧或弹性材料建造的柔软机器人能自己改变形状,以适应周围环境,而不需要大量的计算。柔软机器人放弃了定义此前一代机器人的骨骼。

  硬体机器拥有只能围着固定关节弯曲和变直的僵硬四肢,受章鱼等灵活性动物启发而建造的机器人提供了一种解决方法。主要由柔韧或弹性材料建造的柔软机器人能自己改变形状,以适应周围环境,而不需要大量的计算。柔软机器人放弃了定义此前一代机器人的骨骼。这些机器没有像骨头或关节之类的部件,能以全新的方式伸展、蜷缩和挤压。

  2007年,CeciliaLaschi让父亲为其在意大利里窝那市的海滨实验室抓一只活章鱼。后者以为Laschi疯了:作为消遣性的钓鱼人,他认为章鱼是如此容易被抓住,因此这肯定是一种非常愚蠢的动物。那么,一名同金属和微处理器打交道的机器人学研究者到底想用这种柔软黏糊的头足类动物干什么?

  不管怎样,这位老人还是在托斯卡纳海岸抓了一只章鱼,并把它交给在比萨圣安娜高等学校工作的女儿。Laschi和学生将这只动物放在一个盐水水箱中,从而研究它是如何抓到零碎的鳀鱼和螃蟹的。随后,该团队着手建造能模拟这些动作的机器人。

  通过一个个原型,他们终于创建了一个带有内部弹簧和电线的人造触手。该设备能以一种活灵活现的方式呈现波浪形状、伸长、收缩、变硬和弯曲。“这是一种完全不同的机器人建造方法。”Laschi说。

  过去10年间,这种方法已成为机器人学的重要研究前沿。该领域的科学家和工程师通常受到拥有坚硬骨骼的人类和其他动物的启发,一直致力于研究硬体机器人。这些机器拥有只能围着固定关节弯曲和变直的僵硬四肢,因此其具备的优点是能以数学上可预测的方式移动。不过,它们还要求一丝不苟的程序编写和大量的反馈,以避免撞向其他物体。即便这样,在同人类、新物体打交道,或者处于崎岖的山路和其他无法预测的情形中时,它们的移动也经常变得不稳定,甚至带来危险。

  受章鱼、毛毛虫或鱼类等灵活性动物启发而建造的机器人提供了一种解决方法。主要由柔韧或弹性材料建造的柔软机器人能自己改变形状,以适应周围环境,而不需要大量(并且通常不完美)的计算。尽管一些此类机器利用电线或弹簧模拟肌肉和筋腱,但总体上,柔软机器人放弃了定义此前一代机器人的骨骼。这些机器没有像骨头或关节之类的部件,能以全新的方式伸展、蜷缩和挤压。它们可改变形状或大小,环绕物体,甚至比以往任何时候都能更加安全地碰触人类。

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