为(wéi)了使(shǐ)软体机器人具有实用性(xìng),它必(bì)须简单、轻便(biàn)、节能,但仍有合理的速度。一种新开发的(de)机(jī)制符合这一要求(qiú),它的(de)灵感来自于生活中常见(jiàn)的发夹。如果你曾(céng)经摆弄过发夹,你可能已经(jīng)注意到(dào)它可以在两(liǎng)种稳定的配置之(zhī)间(jiān)来回弹动,只有凹陷和凸起两(liǎng)种状态。受这一功能(néng)的启发,哥伦(lún)比亚大学(xué)的一个(gè)科(kē)学(xué)家团队已经开发了所谓的发(fā)夹机制(HCM)。
在其目前的概念验证形式中,该装置由一条预(yù)应(yīng)力半刚性塑料条组成,其底部(bù)有(yǒu)一(yī)个简单的驱(qū)动装置。每次装置驱动向塑料施加(jiā)少量(liàng)压力时,整个条状物就会作出(chū)反应,从一个稳定状态迅速移动到另(lìng)一个稳定状态,放大施加的力。
这(zhè)种设置不仅使用(yòng)少量的电(diàn)力来产生大量的(de)快速运动,而且它还允许机器人的框架(jià)作为其推进形(xíng)式。因此,这种机器人的机械结构不那么复杂,建(jiàn)造成(chéng)本(běn)较低,而且比原来更轻。
在对该技术的测试中(zhōng),科学家(jiā)们创造了一条(tiáo)会(huì)游泳的(de)机器(qì)人鱼(yú),它使用(yòng)单驱(qū)动发夹机制来拍打它的尾巴,还有一个四足(zú)机器人,它(tā)使用(yòng)双(shuāng)驱动发夹机(jī)制在平面上奔跑。
这条结构简单的机器鱼(yú)能够以每(měi)秒435毫米(或每秒2.0个身体(tǐ)长度)的最高速度(dù)游(yóu)动,而四足机器人的最高速度为每秒313毫米(每秒1.6个(gè)身体长度)。据该团队(duì)称,这(zhè)些速度(dù)比(bǐ)以(yǐ)前(qián)类似的小型软体机(jī)器人(rén)的记录要高得多。无(wú)独有偶,我们不久前曾报道过,北卡罗来纳州立大学(xué)最近(jìn)创造的(de)一个(gè)游泳机器人(rén)-它同样利用一个类似发夹的机制以每秒3.74个身长(zhǎng)的速度(dù)在水中移动。
关于(yú)这项研究的论(lùn)文-由Zechen Xiong,Yufeng Su和Hod Lipson领(lǐng)导-已经提(tí)交给2023年国际机器人和自动化(huà)会(huì)议(yì)。