导读


最近,瑞士洛桑联邦理工学院可重构机器人实验室的研究团队(RRL, EPFL)发布了一种通过真空驱动新型软气动执行器且制作出模块化的柔性机器人,它柔软、轻量、可执行多种动作。


关键字

柔性机器人


背景


柔性,已成为电子产品的重要创新趋势,笔者之前在多篇文章中都介绍过与柔性电子产品相关的技术。然而,不仅是电子产品领域,机器人领域也涌现出许多柔性的产品。


例如,波兰华沙大学开发的液晶弹性体机器人,能够模仿毛虫的步态,从光线中吸收能量。液晶弹性体(LCEs)是一种智能物质,它在可见光照射下,会产生很大的形变。

(图片来源于:华沙大学物理学院)


除了液晶弹性体柔性机器人,美国斯坦福大学的科学家还开发出了另外一种新型柔性机器人。它受到了自然生物例如藤蔓、真菌和神经细胞的启发,向该机器人静止的一端注入压缩空气时,机器人身体会向外翻,不断生长,到达很远的地方。这种柔性机器人比那些刚性的机器人更加安全,不容易伤到人。同时,它特别适合灾害环境中的施救,因为它可以按照复杂的路径前进,可以在天花板上、墙体中、道路下和管道内活动。

(图片来源:L.A. Cicero/Stanford News Service)


创新


最近,柔性机器人方面的一些科研进展显示,柔软的气动执行器(SPA)的开发,保证了机器人的各个部件变成柔软的,其中包括功能部件。


传统意义上,SPA一般用于增加执行器某些部分的压力,但是来自NCCR Robotics瑞士洛桑联邦理工学院可重构机器人实验室的研究团队(RRL, EPFL)发布了一种新型SPA,它使用的是真空


相关论文发表于《ScienceRobotics》期刊。

(图片来源:EPFL


技术


这种以真空为动力的新型软气动装置也称为(V-SPA),它柔软、轻量、且非常便于制造。团队使用泡沫材料,且为之涂上硅胶层,制作出这种执行器。制作过程使用了现成的部件,而无需模具。实际上,制造V-SPA 仅仅只需两小时时间。

(图片来源:EPFL

这些执行器一旦制成,就会整合到即插即用的“V-SPA模块”中。这些模块创造出一种简化的软气动机器人的设计,具有许多自由度。实际上,团队创造出的这种可重构的模块化机器人,正使用了这些模块。在这些模块中,机器人的每项活动都由单一的共享真空源提供能量,使它具有不同种功能,例如多种形式的地面运动、垂直攀爬、对象操纵和刚度变化。

(图片来源:EPFL


为了测试这种新型模块化机器人,团队添加了一个吸气臂,它使用真空泵捡起并移动一些列物体。要捡起物体时,吸气臂会被打开;要放下物体时,吸气臂会重新充满空气。进一步的测试包括将吸盘与机器人相连接,以及使用它爬上一个垂直的窗户,以及让机器人以不同的步态行走。(像蛇一样匍匐前进,或者旋转式行进。)


(图片来源:EPFL


价值


通过制作这种柔软、轻量、可以向任何方向移动的执行器,团队希望为我们带来新一代的真正柔软、听话的机器人,能与使用者安全交互。

参考资料


【1】https://www.nccr-robotics.ch/2017/08/30/new-soft-robots-really-suck/

【2】M. A. Robertson and J. Paik, “New soft robots really suck: vacuum powered systems empower diverse capabilities,” Science Robotics. doi/10.1126/scirobotics.aan6357



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新型模块化的柔性机器人:由真空驱动!
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