受水母啟發(fā)的機(jī)器人比自然的同行游得更好

 

　　北卡羅來(lái)納州立大學(xué)機(jī)械和航空工程學(xué)助理教授杰因（Jin Yin）說(shuō)：“我們以前的工作集中在制造受獵豹啟發(fā)的軟機(jī)器人上，盡管它們非?？欤鼈兊膬?nèi)脊仍然堅(jiān)硬。”關(guān)于新作品的論文。“我們想制造 個(gè)沒(méi)有內(nèi)脊的完全軟的機(jī)器人，它仍然利用在兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)之間切換的概念，以使軟機(jī)器人更強(qiáng)大，更快速地運(yùn)動(dòng)。而我們受到啟發(fā)的動(dòng)物之 是水母。”

 

　　研究人員使用相同彈性聚合物的兩個(gè)粘合層創(chuàng)建了他們的新軟機(jī)器人。 層聚合物被預(yù)應(yīng)力或拉伸。第二層沒(méi)有預(yù)應(yīng)力，并包含空氣通道。

 

　　尹說(shuō)：“我們可以通過(guò)將空氣泵入通道層來(lái)使機(jī)器人'彎曲'，而我們可以通過(guò)控制預(yù)應(yīng)力層的相對(duì)厚度來(lái)控制彎曲的方向。”

 

　　運(yùn)作方式如下。當(dāng)與第三無(wú)應(yīng)力層（稱(chēng)為中間層）組合時(shí)，預(yù)應(yīng)力層要沿特定方向移動(dòng)。例如，您可能有 塊聚合條，它已通過(guò)向兩個(gè)方向拉動(dòng)而被預(yù)加應(yīng)力。將預(yù)應(yīng)力材料附著到中間層后， 終結(jié)果將是 個(gè)想要彎曲的雙層條，就像皺著眉頭的臉 樣。如果該雙層條帶（也稱(chēng)為預(yù)應(yīng)力層）比帶有空氣通道的層薄，那么當(dāng)空氣被泵入通道層時(shí)，皺眉曲線將彎曲成微笑曲線。但是，如果預(yù)應(yīng)力層的厚度比通道層的厚度大，則當(dāng)空氣被泵入通道層時(shí)，皺眉會(huì)變得越來(lái)越明顯。無(wú)論哪種方式， 旦允許空氣離開(kāi)通道層，

 

　　實(shí)際上，這個(gè)簡(jiǎn)單的示例描述了由研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建的 種軟機(jī)器人，即快速移動(dòng)的軟履帶。它像 個(gè)幼蟲(chóng)在ing縮身體，然后向前跳躍，迅速釋放出儲(chǔ)存的能量。

 

　　水母機(jī)器人稍微復(fù)雜 點(diǎn)，將預(yù)應(yīng)力的盤(pán)狀層沿四個(gè)方向拉伸（考慮將其同時(shí)向東和向西拉，然后同時(shí)向南和向北拉）。通道層也不同，由環(huán)形空氣通道組成。 終結(jié)果是 個(gè)看起來(lái)像水母的圓頂。

 

　　當(dāng)水母機(jī)器人“放松”時(shí)，圓頂像 個(gè)淺碗 樣彎曲。當(dāng)空氣被泵入通道層時(shí)，圓頂迅速?gòu)澢?，將水推出并向前推?dòng)。在實(shí)驗(yàn)測(cè)試中，水母機(jī)器人的平均速度為每秒53.3毫米?？紤]到研究人員檢查的三種水母沒(méi)有 個(gè)比平均每秒30毫米快，這還不錯(cuò)。

 

　　 后，研究人員創(chuàng)建了 個(gè)三叉抓地機(jī)器人-帶有扭曲。大多數(shù)抓手在“放松”時(shí)會(huì)張開(kāi)，并需要能量才能將其提起并從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)。但是，Yin和他的合作者使用預(yù)應(yīng)力層來(lái)創(chuàng)建抓手，其默認(rèn)位置為緊握狀態(tài)關(guān)閉。打開(kāi)夾持器需要能量，但是 旦夾持器就位，夾持器便會(huì)返回其“靜止”模式-保持貨物緊緊。

 

　　尹說(shuō)：“這樣做的好處是，在運(yùn)輸過(guò)程中不需要能量來(lái)固定物體，這樣效率更高。”