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瑞士研究团队开发可模仿人类肌肉的软体机器

发布时间:2020-02-15 17:19:44

瑞士研究团队开发可模仿人类肌肉的软体机器人

据ScienceDaily报道,提及机器人的时候,人们都常会想到那些刚性、快速、高效的机器人。而瑞士联邦理工学院(EPFL)可重构机器人实验室(RRL)的研究人员却瞄准了软体机器人,认为其将有巨大的应用潜力。

软体机器人通常利用类似肌肉的软执行器(actuator)提供动力,它们被设计用于人体上,以便帮助人们移动。软体机器人主要使用人造橡胶制造,其主要成分是硅和橡胶,因此从本质上讲是安全的。

软体机器人可通过改变特别设计的“软气球”中的空气压力来控制,这种气球也可充当软体机器人的身体。《科学报道》杂志最近刊文,RRL研究人员开发的预测模型,可被用于小心控制机器人不同模块的机械行为。

这些机器人的潜在应用包括病人康复、处理脆弱物体、仿生系统以及家庭护理等。RRL主任杰米·帕伊科(Jamie Paik)说:“我们的机器人设计的重点主要在于安全。举例来说,如果你穿上由软材料制作的外骨骼,受到伤害的可能性非常小。”

在论文中,研究人员展示了他们的模型可以准确预测一系列模块的移动,这些模块由隔间和夹层室组成。黄瓜形状的软执行器可以拉伸到正常长度的五到六倍,也可以向两个方向弯曲。论文作者贡佳·阿加瓦尔(Gunjan Agarwal)说:“我们进行了多次模拟,开发出能够预测软执行器变形的模型,为其形状、厚度以及制造材料提供函数支持。”

研究人员还利用折纸工艺制造的厚纸壳覆盖软执行器,从而证明模型可以使用不同的材料制造。研究人员称:“人造橡胶结构有很强的弹性,但很难控制。我们需要能够预测它们如何变形,以及向哪个方向变化。因为这些软体机器人很容易制造,但却难以制造模型,我们的详细设计工具现在已经出现在上,供机器人专家和学生参考。”

除了这些模拟,其他RRL研究人员已经开发出用于医疗目的的软体机器人。其中一个设计是由几个可充气部件构成的带状机器人,它可以确保康复训练中的病人保持直立,并指导他们的动作。

负责这个项目的研究人员马修·罗伯特森(Matthew Robertson)说:“我们正与洛桑医学院的物理治疗师们合作,他们正为中风患者提供治疗。这种带状机器人可以支撑病人的躯干,帮助病人恢复运动敏感性。”

这种带状机器人的软执行器是使用粉红色橡胶和透明鱼线制造的。当空气被注入其中时,鱼线所在的位置可以非常精确地引导模块变形

。罗伯特森说:“现在,这种带状机器人已经与外部泵系统相连。我们的下一步目标将是缩小这套系统的体积。”

软执行器的潜在应用还不止于此。研究人员还在利用它们开发可适性机器人,它们能够在狭窄的不利环境下运动。因为它们非常柔软,应该可以能够承受挤压力。

帕伊科说:“利用软执行器,我们可以创造出各种形状的机器人,它们可在不同环境中移动。它们可用廉价材料制造,因此容易大规模量产。这将在机器人领域打开新的大门。”

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