为了使(shǐ)软体机器人具有实用性,它必须简单、轻(qīng)便、节能,但仍有合理(lǐ)的(de)速度。一种新开发的机制符合这一(yī)要求,它的灵感来自于生活(huó)中常见的(de)发(fā)夹。如果你曾(céng)经(jīng)摆弄(nòng)过(guò)发夹,你可(kě)能(néng)已经注意到它可以在两种稳(wěn)定的配置(zhì)之(zhī)间(jiān)来(lái)回弹动,只有凹陷和凸起两种状态。受这一功能的启发,哥伦比亚大学的(de)一个科学家团队已经(jīng)开发了所(suǒ)谓(wèi)的发夹机制(HCM)。
在其(qí)目前的概念验(yàn)证形(xíng)式中,该装置由(yóu)一条预(yù)应力(lì)半(bàn)刚性塑料(liào)条组成,其底(dǐ)部有一个简单的驱动装置。每次装置驱动向塑(sù)料施(shī)加少量压力时,整个(gè)条(tiáo)状物就会作出反应,从一个稳定状态迅速移(yí)动到另一个稳定状态,放大施加的力。
这种设置不仅使(shǐ)用(yòng)少量的电(diàn)力来产生大量的快速运动,而且它还允(yǔn)许机器人(rén)的框架作为其推进形式。因此,这种机器(qì)人的(de)机械结构不那么复杂,建造成本(běn)较低,而且比原来(lái)更轻。
在对该技术的测试中,科(kē)学家们创造了一条会游泳的机器人鱼,它使用单(dān)驱动发夹机制来拍打(dǎ)它的(de)尾巴,还有一(yī)个四足机(jī)器(qì)人,它使用双驱(qū)动发夹机制(zhì)在(zài)平面上奔跑。
这条结构简单的机器鱼(yú)能够以每秒435毫(háo)米(或每秒2.0个身体长(zhǎng)度(dù))的(de)最高速度游动,而(ér)四足机器人的最高速度为每秒313毫米(每秒1.6个身体长度)。据该团(tuán)队称,这些速度比以(yǐ)前类似的(de)小型(xíng)软体机器人的记录要高得(dé)多。无独(dú)有偶,我(wǒ)们(men)不久前曾报道过,北卡罗来(lái)纳州立大学最近创造(zào)的一个游泳机器人-它同样(yàng)利用一个类似(sì)发夹(jiá)的机(jī)制以每秒3.74个身长的速度在水(shuǐ)中移动。
关于这项研究的论文-由Zechen Xiong,Yufeng Su和Hod Lipson领导-已(yǐ)经提交给2023年国际机器人和自(zì)动化会议。