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多伦多大学发明出一种*可编程的蠕动式“软”机器人*

作者: Jansfer

时间: 2019-10-10 11:01

多伦多大学的工程研究人员发明了一种可以像尺蠖一样爬行的微型机器人。这项基础技术有朝一日可能促使从航空到智能穿戴设备领域的工业转变。

多伦多大学的工程研究人员发明了一种可以像尺蠖一样爬行的微型机器人。这项基础技术有朝一日可能促使从航空到智能穿戴设备领域的工业转变。

Naguib教授和他的团队专门研究智能材料。他们的一项研究集中在电热执行器(ETA,Electrothermal Actuator)上。ETA是一种由特殊聚合物制成的装置,可以通过编程对电或热变化做出物理响应。例如,ETA可以被编程用于模仿肌肉反射,冷时绷紧,热时放松。Naguib和他的团队正在将这项技术应用到机器人领域,想要创造出能够爬行和卷曲的“软”机器人。他们相信,这些机器人总有一天会取代制造业中镀金属的笨重机器人。如今在工业中见到的机器人很重,很结实,而且被固定在工厂的地板上,因为它们会带来安全隐患。但是,制造业正在趋于现代化以满足需求。越来越多的人强调要融入人类与机器人的互动。软性、适应性强的机器人可以做到这一点。

尽管响应材料已经被研究了几十年,但是研究小组发现了一种新方法来编程它们。在最近发表在Scientific Reports杂志中的一篇论文中,研究小组演示了“软”机器人类似尺蠖的运动。该论文的主要作者、博士生Yu Chen(Gary)Sun解释说,现有的研究文献对ETA从平面静息状态进行编程。二维结构的形状可编程性是有限的,因此响应只是一个弯曲运动。相比之下,Sun和他的合著者创建了一个具有三维静息状态的ETA。他们使用了一种热感应、应力舒张和固化的方法,在形状和运动方面挖掘出了更多的可能性。同样新颖的是诱导尺蠖运动所需的能量。研究小组所设计成果的效率比迄今为止在研究文献中所存在的任何成果都要高。

这些可编程的变形“软”机器人不仅会给制造业带来革命性的变化,也可能会在安全、航空、外科手术和可穿戴电子设备等领域很有用。在人类可能面临危险的情况下,比如气体泄漏或火灾,我们可以给爬行机器人配备一个传感器,用以检测有害环境。在航空航天领域,我们可以看到智能材料是下一代机翼变形飞机的关键。尽管还要一段时间世界上才会有机翼变形飞机,但该技术最直接的影响将体现在可穿戴技术上。研究小组正在努力把这种材料应用到服装上。这些衣服会根据体温进行压缩或舒展,这可以对运动员有治疗作用。研究小组还在研究智能服装是否有利于脊髓损伤的恢复。

Naguib和他的团队发明出了可编程的蠕动式“软”机器人,训练机器人像蠕虫一样移动。他们的创新方法意味着可以训练机器人模仿许多动作——就像蝴蝶的翅膀一样。在接下来的一年里,Naguib的团队将致力于加快响应性爬行运动的速度,并研究其他相关配置。

参考:https://www.sciencedaily.com/releases/2019/10/191007115234.htm

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