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机器鱼和充气触角:麻省理工学院如何解决软机器人的难题

2020

为了不埋葬铅:麻省理工学院正在开发可充气的机器人触手,无电机的肢体,能够弯曲和抓握以响应有针对性的空气爆发。 但这些波浪起伏的成分的灵感来自鱼。 这是更合适的机器人开始。

随着机器人的到来,麻省理工学院的新型自动鱼机是一台相对简陋,一心一意的机器。 它采用柔韧的硅橡胶尾部设计,使用二氧化碳为其蠕动和襟翼提供动力。 每次释放的气体都会使尾部的一半膨胀,使其弯曲。 随着正确的通货膨胀,机器人鱼将游泳。 这是一种巧妙的运动方式,但不是机器的真正特性 - 每次运动都会使燃油流出,而车载CO2油箱不足以进行持续的长距离游泳。 让这个机器人感兴趣的是它在紧急情况下可以做的事情,因为它的身体柔软。

真正的生物鱼可以执行所谓的逃生机动,这是一种非常快速的转向,旨在驱逐追捕者。 麻省理工学院的robofish可以做同样的事情,使用强大的二氧化碳爆炸快速将身体鞭打到一侧,在大约100毫秒内转动多达100度。 对于任何类型的机器人来说,这都是一种高性能的举动,并且进一步证明了柔软的重要性。

软机器人的既定优势很容易猜到。 iRobot和广岛大学的研究人员展示了渗透的机器,通过狭窄的开口,或者通过最少的传感和控制算法,以真正令人不安的方式变形。 换句话说,一个柔软的机器人可能会比那个硬边和硬边的机器人更少的障碍和绊倒导航环境。 柔软度的另一个显而易见的好处是安全性 - 一个软弱的机器人可能会碰到事物或人而不会造成伤害。

麻省理工学院的机器鱼演示的内容不那么明显:柔软可以提高性能。 一个刚性的系统可能能够实现类似于鱼翼机的逃生机动,但它需要更多的机械复杂性,并且可能需要螺旋桨的一些帮助。 通过沿其整个长度变形 - 不是以直角弯曲,而是在整个柔软结构中 - 柔性尾部优化其水下枢轴。 它可以快速,动力,不依赖于快速,强大的电机。

麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室主任Daniela Rus希望今年夏天在开放水域测试鱼类,最好是在珊瑚礁环境中,这种机器的灵活性可能是一种资产。 “我们希望在复杂的环境中看到我们能得到什么样的新信息,”罗斯说。 鱼可能允许观察真正的鱼群,而不会扰乱或警告它们。 对于类似的系统,还有其他更明显的商业应用。 “如果你正在谈论管道检查,就有可能进入管道以及外部,”麻省理工学院研究生兼渔网纸的主要作者安德鲁·马切斯说。 “鱼类运动,你不受传统螺旋桨的限制。 所以你可以在油中游泳,或者在粘稠的介质中游泳。“

但无论它在石油或水中的作用最终可能是什么,鱼尾都可以在陆地上拥有更多的承诺。 随着鱼饵的开发,Marchese和麻省理工学院的其他团队一直致力于一个柔软的机器人手臂,其相连的部分非常类似于那些柔性尾部,并且通过充气和放气也会曲折。 和鱼饵一样,通过将橡胶浇注到3D打印模具中,这种触手可以比标准的电机驱动机器人更容易制造。 “我们不会花时间安装螺丝和螺栓以及精确加工东西,”Marchese说。 “一旦你的设计稳定,并且你拥有模具,就可以铸造这些机器人。”

充气触手的全部细节将要等到五月,以及相关论文的介绍。 虽然最初的设备相对简单,在两个方面弯曲,但这种方法可以创建与人们一起工作的软机器人,在不牺牲性能的情况下使用电机。 “百特拥有使其安全的软件机制,”Marchese说,他指的是来自Rethink Robotics的人形肛门劳动者,以及当人类接近时它能够冻结的能力。 “我们的设计具有固有的安全性。”

还有一种可能性,由充气的高性能触手提供。 附着在类似光和软的机器人上,这些附属物可用于移动整个系统,以及操纵物体。 你可以做一个章鱼,R罗斯说。

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