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            受水母启发的软机器人可以超越自然机器人

            作者: cnpim CNPIM 2020年07月07日

            北卡罗莱纳州立大学和天普大学的工程研究人员开发了受水母启发的软机器人,这些机器人可以超越现实生活中的同行。实际上,新的水母机器人强调了一种使用预应力聚合物使软机器人更强大的技术。

            北卡罗来纳州立大学机械和航空航天工程学助理教授杰因(Jin Yin)说:“我们以前的工作集中在制造受猎豹启发的软机器人,尽管这些机器人非???,但它们的内脊仍然坚硬?!惫赜谛伦髌返穆畚??!拔颐窍胫圃煲桓雒挥心诩沟耐耆淼幕魅?,它仍然利用在两个稳定状态之间切换的概念,以使软机器人更强大,更快速地运动。而我们受到启发的动物之一是水母?!?/p>

            研究人员使用相同弹性聚合物的两个粘合层创建了他们的新软机器人。一层聚合物被预应力或拉伸。第二层未施加预应力,并包含空气通道。

            尹说:“我们可以通过将空气泵入通道层来使机器人'弯曲',而我们可以通过控制预应力层的相对厚度来控制弯曲的方向?!?/p>

            运作方式如下。当与第三无应力层(称为中间层)结合使用时,预应力层希望沿特定方向移动。例如,您可能有一块聚合条,它已通过向两个方向拉动而受到了预应力。将预应力材料附着到中间层后,最终结果将是一个想要弯曲的双层条,就像皱着眉头的脸一样。如果该双层条带(也称为预应力层)比带有空气通道的层薄,那么当空气被泵入通道层时,皱眉曲线将弯曲成微笑曲线。但是,如果预应力层的厚度大于通道层的厚度,则在将空气泵入通道层时,皱眉会变得越来越明显。无论哪种方式,一旦允许空气离开通道层,

            实际上,这个简单的示例描述了研究团队创建的一种软机器人,即快速移动的软履带。它像一个幼虫在卷曲身体,然后向前跳跃,迅速释放出储存的能量。

            水母机器人稍微复杂一点,将预应力的盘状层沿四个方向拉伸(考虑将其同时向东和向西拉,然后同时向南和向北拉)。通道层也不同,由环形空气通道组成。最终结果是一个看起来像水母的圆顶。

            当水母机器人“放松”时,圆顶像一个浅碗一样弯曲。当空气被泵入通道层时,圆顶迅速弯曲,将水推出并向前推动。在实验测试中,水母机器人的平均速度为每秒53.3毫米??悸堑窖芯咳嗽奔觳榈娜炙该挥幸桓霰绕骄棵?0毫米的速度快,这还不错。

            最后,研究人员创造了一个三管齐下的抓地机器人。大多数抓手在“放松”时会张开,并需要能量才能将其提起并从A点移动到B点。但是,Yin和他的合作者使用预应力层来创建抓手,其默认位置为固定状态关闭。打开夹持器需要能量,但是一旦夹持器就位,夹持器将返回其“静止”模式,即保持货物紧紧。

            尹说:“这样做的好处是,您在运输过程中不需要能量就可以抓住物体,这样效率更高?!?/p>

            论文“为高性能多任务软机器人利用单稳态和双稳态的预弯曲双层执行器”已在Advanced Materials Technologies上发表。


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