为(wéi)了使软(ruǎn)体(tǐ)机器(qì)人具有实用性,它必须简单、轻便、节能,但仍有合理的速度(dù)。一种新开发的机制符合这一要求(qiú),它的(de)灵感(gǎn)来自于生活中常见的发(fā)夹(jiá)。如果你曾(céng)经摆弄过发夹,你可能(néng)已经注意(yì)到(dào)它可以(yǐ)在两种稳定的配置之(zhī)间(jiān)来回弹(dàn)动,只有凹陷和凸起两种状态。受这一功(gōng)能的(de)启发,哥伦比亚大学的一(yī)个科学家团队已经开发(fā)了所(suǒ)谓的发夹机制(HCM)。
在(zài)其目前的概念验证形式中,该(gāi)装置由一条预应力半刚性塑料条(tiáo)组成,其底部有一个简单(dān)的驱动(dòng)装(zhuāng)置。每次装置驱动(dòng)向塑料施加少量压力时,整个(gè)条(tiáo)状(zhuàng)物(wù)就会(huì)作(zuò)出反应,从一个稳定状态迅速移动到另一个稳定状(zhuàng)态,放大施加的(de)力。
这种设(shè)置不仅使用少量的电(diàn)力来产生大量的快速运动,而且它还允许机(jī)器人的框架作为其推进(jìn)形式。因此,这种(zhǒng)机器人的机械结构不那么复杂(zá),建造(zào)成本较低(dī),而(ér)且比(bǐ)原来更轻。
在(zài)对该(gāi)技术的(de)测(cè)试中,科学家们创造了一条会游(yóu)泳的机器人(rén)鱼(yú),它使用(yòng)单(dān)驱动发夹(jiá)机制(zhì)来拍(pāi)打它的(de)尾巴,还有(yǒu)一(yī)个四足机器人,它使用双驱(qū)动发夹机制在平(píng)面上奔跑。
这条结构简(jiǎn)单的机器鱼能够以每秒435毫米(或每秒2.0个身(shēn)体长度)的最高速度(dù)游动,而四足机器人的最(zuì)高速度为每秒313毫米(每秒(miǎo)1.6个身(shēn)体长度(dù))。据该团(tuán)队称,这些速(sù)度比以前类(lèi)似的小型软体机器人的记录要高得多。无独有(yǒu)偶,我们不久(jiǔ)前曾报道过,北卡(kǎ)罗来(lái)纳州(zhōu)立大学最近创造的一个游泳机器人-它同样利用一个(gè)类似发(fā)夹的机(jī)制以每秒3.74个身长的速度(dù)在水中移动(dòng)。
关于这(zhè)项(xiàng)研究的论文(wén)-由Zechen Xiong,Yufeng Su和Hod Lipson领导-已经提交给(gěi)2023年国际机(jī)器人和(hé)自动(dòng)化(huà)会议。