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超越現(xiàn)實(shí)生活中的同行仿水母的軟體機(jī)器人

北卡羅萊納州立大學(xué)和天普大學(xué)的工程研究人員開(kāi)發(fā)了受水母啟發(fā)的軟機(jī)器人，這些機(jī)器人可以超越現(xiàn)實(shí)生活中的同行。實(shí)際上，新的水母機(jī)器人強(qiáng)調(diào)了一種使用預(yù)應(yīng)力聚合物使軟機(jī)器人更強(qiáng)大的技術(shù)。北卡羅來(lái)納州立大學(xué)機(jī)械和航空航天工程學(xué)助理教授杰因說(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，盡管這些機(jī)器人非?？?，但它們的內(nèi)脊仍然堅(jiān)硬?！?關(guān)于新作品的論文。“我們想制造一個(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)物之一是水母?！? 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。一層聚合物被預(yù)應(yīng)力或拉伸。第二層未施加預(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）結(jié)合使用時(shí)，預(yù)應(yīng)力層希望沿特定方向移動(dòng)。例如，您可能有一塊聚合條，它已通過(guò)向兩個(gè)方向拉動(dòng)而受到了預(yù)應(yīng)力。將預(yù)應(yīng)力材料附著到中間層后，最終結(jié)果將是一個(gè)想要彎曲的雙層條，就像皺著眉頭的臉一樣。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(xiàn)將彎曲成微笑曲線(xiàn)。但是，如果預(yù)應(yīng)力層的厚度大于通道層的厚度，則在將空氣泵入通道層時(shí)，皺眉會(huì)變得越來(lái)越明顯。無(wú)論哪種方式，一旦允許空氣離開(kāi)通道層，實(shí)際上，這個(gè)簡(jiǎn)單的示例描述了研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建的一種軟機(jī)器人，即快速移動(dòng)的軟履帶。它像一個(gè)幼蟲(chóng)在卷曲身體，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)雜一點(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。最終結(jié)果是一個(gè)看起來(lái)像水母的圓頂。當(dāng)水母機(jī)器人“放松”時(shí)，圓頂像一個(gè)淺碗一樣彎曲。當(dāng)空氣被泵入通道層時(shí)，圓頂迅速?gòu)澢瑢⑺瞥霾⑾蚯巴苿?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)有一個(gè)比平均每秒30毫米的速度快，這還不錯(cuò)。最后，研究人員創(chuàng)造了一個(gè)三管齊下的抓地機(jī)器人。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)位置為固定狀態(tài)關(guān)閉。打開(kāi)夾持器需要能量，但是一旦夾持器就位，夾持器將返回其“靜止”模式，即保持貨物緊緊。

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