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软体机器人拥有液体“肌肉”后,说不定可以和你扳手腕

时间:2023-10-10   访问量:0

在过去的几十年里,拟人化机器人尽管它们在外表上发展迅速,看起来已经和人类非常相似,但它们在一件事上毫无进展:动作。因为它们是由马达驱动的,所以是当今最先进的。机器人像星球大战里的C-3PO,动作很僵硬。

我们如何获得机器人你也能像人类一样实现流畅的动作吗?这是一个叫soft的软件。机器人新兴领域(软机器人)的目标是给机器带来更多“自然”的动作。

最近,在《科学与科学》杂志上机器人发表在学术期刊上的两篇论文描述了一种全新的机器人“肌肉”这个“肌肉”的全称是“液压放大自愈静电致动器”,简称“hasel”。虽然有许多不同的设计,但hasel基本上是一个装有油并覆盖有多个电极的小袋。当这些电极被电流激发时,它们将释放电场,并驱动致动器开始回缩。

这种执行器在力量和效率上非常接近人类肌肉,可以在一秒钟内实现多次收缩。所以这个“肌肉”驱动的假肢在动作上会更接近自然肢体。我相信总有一天,这种肌肉能够驱动无限但又非常柔软。机器人这样我们就不用担心他们会在工作中不小心刺伤同事了。

“我们只是利用静电力驱动液体,通过将电极吸引在一起,将液体泵到袋子的其他部分,”科罗拉多大学博尔德分校的机械工程师尼古拉斯·凯拉瑞斯说。我提到了《科学》杂志上的一篇文章-机器人》,这篇论文的主要作者是凯拉瑞斯。简单来说,hasel致动器可以自我收缩,“通过使袋子变形来致动,它会产生压力和动作。"

当然,这并不是市面上唯一一种利用压缩空气或液体实现运动的软执行器,但其他执行器都需要一个外部容器来容纳这些气体或液体,然后用一根长管将其与执行器连接起来。哈塞尔执行器可以直接使用袋子里的油。这意味着它的响应速度将远远超过其他软执行器。

▲这款名为“hasel”的新型致动器可以轻松掀起一片骂声。

作为一项实验,研究人员制作了一个圆形的hasel致动器,启动时它变成了一个“甜甜圈”。“当我们在致动器的一个部分释放电场时,它会将液体推出所谓的‘非活动区’,”发表在《科学》杂志上的论文的主要作者、科罗拉多大学博尔德分校的机械工程师埃里克·阿科姆说。这个结果最直观的展示就是圆中间的油被推到了边缘,形成了甜甜圈的形状。研究人员将几个“甜甜圈”致动器分成两组,每个致动器代表一个手指,并成功制作了一个可以轻轻地捡起树莓的致动器。机器人手。

如果你觉得轻轻地拿起一个水果很无聊,研究人员还制作了一种可以举起重物的水果。机器人“肌肉”这个长方形的致动器由三组水平排列的袋子组成,每个袋子的上部都装有电极。当施加电流时,油将被挤压到下半部,允许下半部卷起。这将减少整个矩形的长度,并提升连接到下部的重量。研究人员可以通过增加致动器的数量来轻松增加“肌肉”的强度。你也可以在家里用一个密封的塑料袋做实验:只要往里面吹一点空气,把它封平,然后往下压一半,另一半就会向你滚过来。

▲矩形hasel致动器,可提升重物

强大和准确,哈塞尔致动器是无敌的。它没有弱点吗?

其实实现hasel执行器最大的难点就是驱动它的动力。电不是一种温柔的力量,尤其是用来控制柔软的时候。机器人所用的精美材料。事实上,目前有一种致动器,其工作原理与hasel的非常相似,利用电极压缩橡胶来实现动作。但这种执行机构容易短路,尤其是功率过大,产生穿透橡胶的电弧时,整个系统就会崩溃。

这就是hasel执行器使用油的原因。“它会穿过中间的液体,但液体会立即重新分布,再次成为绝缘体,设备可以继续工作,”科罗拉多大学博尔德分校的蒂姆·莫里西说。简单来说,袋子里的油有挡箭牌的作用,不会像其他的橡胶一样被压坏。

Hasel的突出之处在于其简洁的设计。传统的致动器通常是带有复杂齿轮箱的复杂电机。而Hasel只是一个装满油和一些电极的袋子。

然而,由于柔软机器人远远超过传统机器人脆弱,柔软机器人设计师必须考虑身体被刺穿失去力量的可能性。所以,软机器人该领域另一个值得解决的大问题是皮肤可以自愈。幸运的是,这个问题已经取得了初步成果,hasel的团队正在尝试将这种自愈能力添加到Hasel执行器中。

温柔点机器人当它们的可靠性、安全性、实用性达到一定程度,就会在短时间内融入我们的社会和生活。由于柔软机器人可以和人类和谐工作,也就是说不会抢走人类的工作。当然,他们总有一天会成为我们的伙伴,无论是在工作中还是生活中。

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