STANFORD工程师创建的形状转移,自由漫游软机器人[视频]

等空机器人开销

抓住和处理篮球的等空机器人的顶上的视图。信用:Farrin Abbott / Stanford新闻服务

一种新型的机器人结合了传统和软机器人,使其安全但坚固。一旦膨胀,它可以改变形状并移动而不连接到能量或空气源。

有一天软机器人的进步可能会让机器人与人类一起工作,帮助他们抬起重物或将它们脱离危险。作为对此未来的一步,斯坦福大学的研究人员已经开发出一种新的软机器人,通过传统机器人的功能借用,是安全的,同时仍然保持移动和改变形状的能力。

“对大多数软机器人的显着限制是它们必须连接到庞大的空气压缩机或插入墙壁,这阻止了它们移动,”斯坦福机械工程研究生的纳森·芒特徒说。“所以,我们想知道:如果我们一直在机器人内保持相同的空气怎么办?”

从那个起点,研究人员最终获得了一种可以改变其形状的人级软机器人,使其抓住并在可控方向上抓住和处理物体和滚动。他们的发明是在2020年3月18日发布的文件中描述的科学机器人。

“我向人们提供的机器人的随意描述是来自电影的Baymax大英雄6.与变压器混合。换句话说,一个柔软的,人力安全的机器人与机器人混合,可以显着改变它们的形状,“使用寿道。

许多机器人的组合

这种挤压机器人的最简单版本是一种充气管,穿过三个小机器,将其夹住三角形。一台机器将管的两端固定在一起;沿着管的另一个驱动器,通过移动其拐角来改变机器人的整体形状。研究人员称之为“等异运转机器人”,因为,尽管形状急剧变化,边缘的总长度 - 以及内部的空气量保持相同。

等异单元机器人是三种机器人的后代:软机器人,桁架机器人和集体机器人。柔软的机器人是轻量级且符合要求的,桁架机器人有几何形式,可以改变形状和集体机器人是一部工作的小型机器人,在面对单零件故障方面使它们特别强劲。

学生携带等空机器人

研究生Zachary Hammond(左侧)和Nathan UnifyVitch拾起并移动了等替换机器人,展示它是轻量级的,耐损坏和人类安全。信用:Farrin Abbott / Stanford新闻服务

“我们基本上用传统电机操纵柔软的结构,”纸张机械工程和联合高级作者助理教授Sean Follmer说。“这使得一类非常有趣的机器人,这些机器人将软机器人的许多好处与我们对更多经典机器人的所有知识相结合。”

为了制作更复杂的机器人版本,研究人员只是将多个三角形连接在一起。通过协调不同电机的运动,它们可以使机器人执行不同的行为,例如通过在三个侧面吞噬或改变机器人的质量中心来拾取球以使其卷起。

“对我来说是什么令人兴奋的是,机器人实际上是一个各个机器人滚筒的集体,它共同努力移动机器人并改变其形状,”说Mac Schwager.,航空航天助理教授和本文共同作者。“这有助于使其成为适应性和强大的系统。”

“A key understanding we developed was that to create motion with a large, soft pneumatic robot, you don’t actually need to pump air in and out,” said Elliot Hawkes, assistant professor of mechanical engineering at the University of California, Santa Barbara and co-senior author of the paper. “You can use the air you already have and just move it around with these simple motors; this method is more efficient and lets our robot move much more quickly.”

等空机器人

通货膨胀后,等异单元机器人可以将其移动和变换到电力或空气源。信用:Farrin Abbott / Stanford新闻服务

从外太空到你的起居室

软机器人的领域相对年轻,这意味着人们仍然弄清了这些新创作的最佳应用。他们的安全性坚固的柔软性可能使它们在家庭和工作场所有用,传统机器人可能造成伤害。被击乳机器人也是有吸引力的灾难响应工具。

其他令人兴奋的等棘手机器人可以撒谎。“这个机器人对太空勘探非常有用 - 尤其是因为它可以在小包装中运输,然后在它膨胀后不受影响,”斯坦福和联合领导作者的机械工程研究生Zachary Hammond说,使用veryvitch。“在另一个星球上,它可以使用其形状变化的能力来穿越复杂的环境,通过紧凑的空间挤压并蔓延障碍物。”

目前,研究人员正在为他们的柔软机器人进行不同的形状,并考虑将其普及在水中,看看它是否可以游泳。它们还在探索更多新的软机器人类型,每个类型都有自己的特征和好处。

“这项研究突出了思考如何以新的方式设计和建造机器人的力量,”汉语机械工程教授和本文共同作者的教授艾莉森·冈萨拉说。“机器人设计的创造力正在通过这种类型的系统扩展,这是我们真正想在机器人领域鼓励的东西。”

参考:“一个不可阻止的等替米特·软机器人”,由Nathan S.使用寿道,Zachary M. Hammond,Mac Schwager,艾莉森M. Okamura,Elliot W. Hawkes和Sean Follmer,19世纪2020年3月18日,科学机器人。
DOI:10.1126 / scirobotics.aaz0492

Follmer和Okamura是斯坦福Bio-X的成员。Okamura也是吴仔神经科学研究所的成员。

该研究由国家科学基金会和国防高级研究项目署资助。

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