現(xiàn)在,來自哈佛大學Wyss生物啟發(fā)工程研究所和哈佛大學John A. Paulson工程與應用科學學院(SEAS)的研究人員展示了多層結(jié)構(gòu)如何讓機器人模仿章魚的運動學,創(chuàng)造和根據(jù)命令消除關(guān)節(jié)。該結(jié)構(gòu)還可以允許機器人快速改變其剛度,阻尼和動態(tài)。
該研究發(fā)表在高級功能材料和IEEE機器人和自動化快報兩篇論文中。
“這項研究有助于彌合軟機器人與傳統(tǒng)剛性機器人之間的差距,”SEAS研究生和研究生的第一作者Yashraj Narang說。“我們相信這類技術(shù)可能會培育出新一代的機器和結(jié)構(gòu),不能簡單地歸類為軟或剛性。”
當施加真空時,柔性材料層變硬并且可以保持任意形狀,并且可以模制成其他形式。
該結(jié)構(gòu)非常簡單,由多層柔性材料組成,包裹在塑料外殼中并連接到真空源。當真空關(guān)閉時,結(jié)構(gòu)表現(xiàn)完全如您所料,彎曲,扭曲和翻轉(zhuǎn)而不保持形狀。但是當施加真空時,它變得僵硬并且可以保持任意形狀,并且可以模制成其他形式。
這種轉(zhuǎn)變是稱為層流干擾的現(xiàn)象的結(jié)果,其中施加壓力產(chǎn)生強烈耦合一組柔性材料的摩擦。
“壓力產(chǎn)生的摩擦力就像膠水一樣,”Narang說。“我們可以通過改變層數(shù),調(diào)整施加到它上面的壓力,以及調(diào)整多層圖層之間的間距來控制結(jié)構(gòu)的剛度,阻尼,運動學和動力學。”
研究團隊包括Wyss副教授,Robert Howe,博士,雅培和詹姆斯勞倫斯SEAS工程教授; Joost Vlassak博士,SEAS的Abbott和James Lawrence材料工程教授; SEAS研究生Alperen Degirmenci對層流干擾的機械行為進行了廣泛的模擬,以更好地控制其能力。
接下來,他們使用這些結(jié)構(gòu)構(gòu)建了現(xiàn)實世界的設備,包括一個雙指夾子,沒有真空,可以環(huán)繞并固定在大型物體上,并且在真空的情況下,可以捏住并固定在大小相當?shù)男∥矬w上。大理石。
研究人員還通過將結(jié)構(gòu)作為起落架安裝在無人機上,展示了該結(jié)構(gòu)作為減震器的能力。該團隊調(diào)整了結(jié)構(gòu)的剛度和阻尼,以吸收著陸的影響。
該結(jié)構(gòu)是一種概念驗證,未來可能有許多應用,從手術(shù)機器人到可穿戴設備和柔性揚聲器。
“我們的工作已經(jīng)解釋了層流干擾的現(xiàn)象,并展示了它如何為機器人提供高度通用的機械性能,”Howe說,他是該論文的高級作者。“我們相信這項技術(shù)最終將導致機器人能夠在可以安全地與人類進行交互的軟連續(xù)設備之間改變狀態(tài),以及能夠滿足工業(yè)自動化需求的剛性分立設備。”
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原文標題:機器人從柔軟過渡到剛性
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