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受猎豹启发 研究人员开发出速度最快的软体机器

猎豹是陆地上奔腾速率最快的生物,奔腾历程中,它们经由过程脊柱的弯曲来得到速率和气力。受猎豹这种气力和速率启示,美国北卡罗莱纳州立大年夜学机器与航空工程系助理教授尹杰团队,开拓了一种新型软体机械人——LEAP机械人,从外不雅来看,LEAP机械人长约7厘米,重约45克。

受猎豹启迪,尹杰团队开拓了一种新型软体机械人

无论是在固体外面,照样在水中,该机械人都比其他软体机械人移动得更快,该机械人还可以轻松地抓取物体,也具有足够大年夜的气力举起重物。相关钻研论文已颁发在《Science》子刊Science Advances上。

“我 们受到猎豹的启迪,创造了一种具有弹簧动力,双稳态脊柱的软机械人,这意味着该机械人具有两种稳定状态。我们可以经由过程将空气泵入软硅胶机械人内衬的通道, 来实现在两种稳定状态之间的切换。在这两种状态之间切换会开释大年夜量能量,从而使机械人可以快速对地面施加力。这使机械人可以在全部外面疾驰,这也意味着机 器人的脚会脱离地面。” 尹杰表示。

LEAP软体机械人

尹杰觉得,曩昔的软机械人更像爬行器,它们始终与地面维持打仗,但这反而限定了机械人的速率。

过往的软体机械人,速率最快的可以在稳固的外面以每秒0.8倍体长的速率移动。LEAP则能以大年夜约3Hz的低驱动频率达到每秒2.7倍体长的速率移动。LEAP还能够在陡峭的斜坡长提高,这对付向地面施加较小感化力的软机械人来说,相称有寻衅性,以致弗成能实现。

LEAP实现道理

除了在陆地上运动外,LEAP还具有在水中运动的能力。论文称,与以前最快的泅水软机械人每秒0.7倍体长的速率比拟,LEAP机械人附有鳍而不是脚,能够以每秒0.78倍体长的速率泅水。

同时,LEAP还能协同事情,完成抓取物体的动作。应用多个软体机械人进行协同事情,经由过程调剂机械人的力道,LEAP能提起像鸡蛋一样的物体,以及重达10公斤以上重量的物体。

钻研职员指出,LEAP的设计更像是一种观点验证。他们觉得未来可以经由过程改动设计,可以使它变得更快、更强大年夜。

至于这款机械人的未来利用,尹杰称,潜在的利用包括在速率至关紧张的搜索和救援领域,以及工业制造领域里。

“例如,想象一下临盆线上的机械人速率变得更快,但仍旧能够处置惩罚易碎物品的环境。” 尹杰称,“我们也乐意与私营部门相助,可以微调技巧,将其纳入公司的运营中。”

疫情时代,因为社交隔离需求,机械人的远程操作能力获得了更好的发挥。更有科学家在《科学机械人》杂志上指出,机械人技巧能够在抗衡疫情历程中发挥紧张感化,而这次疫情则供给了一个契机,可能会推动相关技巧的进一步钻研。

对 于软体机械人来说,因为具备高安然性以及能与人类、恶劣情况进行自适应性交互,软体机械人拥有了传统刚性传机械人难以具备的功能。比如,软体机械人在履行 抓取功课时因其自身的柔嫩性而能改变自身形态,对一些易碎品和不规则物体进行抓取时,采取包裹形式抓取,不会毁坏物体。

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