26 4 月, 2024

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这个机器人看起来像馅饼,像毛毛虫一样跳跃

如果馅饼可以做梦,它可能会拉长腿,这样它就可以从早餐盘上跳下来,追求更好、无压力的生活。

但事实证明,对于像提花襟翼这样平坦的跳跃来说,腿并不是必需的。 一组科学家设计了一种玉米饼形状的机器人,每秒可以跳跃数次,其身高是其半厘米身高的七倍多。 他们报告说,这个机器人大约有一个压碎的网球大小,重量与回形针差不多,可以优雅地完成这些壮举,没有任何脚的外观。 他们的研究于周二发表在期刊上 自然通讯.

没有参与这项研究的哈佛机器人专家李曙光将这种新型机器人描述为“聪明的想法”和“对软机器人领域的重要贡献”。

许多地面机器人,即在家中的机器人,通过滚动或步行在陆地上移动,而不是在空中或水中移动。 但是跳跃能力可以帮助陆地机器人穿越新的空间并在崎岖的地形中航行; 中国重庆大学研究员、该研究论文的作者 Rui Chen 在一封电子邮件中写道,有时机器人跳过障碍物比绕过障碍物更好。

虽然跳跃可以给一些机器人带来竞争优势,但设计这种能力对机器人研究人员来说是一个挑战。 一些储存能量的软机器人很少能进行一次令人印象深刻的跳跃。 一些不储存能量的柔软、轻便的机器人可以跳得很大,但不能跳得足够高或足够远以成功通过障碍物,例如人行道。

理想的跳跃机器人应该能够反复跳得又高又远。 “这两种追求是矛盾的,”陈博士说。 跳得更高或更远需要更多的能量,而重复跳跃则需要在更短的时间内收集和释放能量——这对小型机器人来说是一项艰巨的任务。

为了获得灵感,研究人员观察了瘿蝇幼虫和幼虫…… 奇迹般地射精 它们跨越的距离是它们对数形体的 30 倍,它们的长度为十分之一英寸。 “大多数生物需要脚才能跳跃,”陈博士说,并补充说幼虫“可以通过弯曲身体来跳跃”。 幼虫以环的形式插入自己 – 并用一根特殊的粘性毛发将头贴在背面 – 并将液体压向身体的一端,使其变硬。 积液会增加压力,而压力释放会导致幼虫上升。

机器人圆盘状的身体不像胆囊苍蝇的幼虫,但它像身体一样跳跃。 它的主体由两个印有电极的塑料袋制成; 前袋充满液体,后袋充满相同体积的空气。 机器人利用静电驱动流体流动,使身体的某些部位变形,使身体弯曲并与地面产生力,使其跳跃。 安全气囊模仿动物尾巴的功能,帮助机器人在跳跃和着陆时保持稳定的位置。

这种设计让机器人可以跳跃自身高度的 7.68 倍,并拥有每秒六倍体长的连续跳跃速度——这个速度被李博士称为“相当了不起”。

所以机器人可以快速连续跳跃。 但她能克服障碍吗? 为了找到答案,研究人员对这个微型机器人进行了多次测试,这些测试可能值得像西尔维斯特史泰龙在“岩石. ”

机器人必须穿越山丘、斜坡和各种碎石线。 她必须跳过一个五毫米高的圆形台阶,并通过一个八毫米高的空环——对于一个四毫米高、身体像馅饼的机器人来说,这是巨大的障碍。 业余杂技演员很容易通过了所有这些测试,如果不安全的话。

陈博士说,机器人还可以自己改变方向,大约每秒 138 度——这是所有软跳机器人中最快的旋转速度。 没有参与这项研究的德国马克斯普朗克研究所高级研究员 Wenke Ho 表示,就像汽车一样,机器人可以通过连续旋转来使自己转向。

机器人依赖于通过电线馈送的外部电源。 陈博士表示,研究人员希望在未来的迭代中使机器人无线化,但很难保持机器人的小巧轻便。

“我想知道在船上添加电源是否会对这个小小的软横穿构成挑战,”李博士说。

研究人员建议将传感器集成到微型机器人中,使其能够检测环境条件,例如建筑物中的污染物。 Lee 博士建议,该机器人最终可以扫描大型工业机械难以到达的区域,或者如果配备小型相机,则可以用于搜救被困人员或动物,因为它可以穿越小区域。 灾区的空间。 他补充说,机器人体积小,价格便宜。 “建造一个可能只需要几美元,”李博士说。

尽管机器人目前仅限于地球,但何博士建议它可能在家中探索另一个星球。 胡博士说:“这种任务需要设计一个简单但功能强大的机器人”,重量足够轻,可以运送到新世界,并补充说,制造这种机器人的材料需要在外星环境中生存和运行。

如果属实,研究人员的机器人可能会跳过月球或火星上布满灰尘的巨石和陨石坑,前往以前从未去过的地方。

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