加州大学圣地亚哥的工程师创造了一个四足软机器人,不需要任何电子产品来行走 - 只是一个加压空气的恒定来源。

这个团队由Michael T. Tolley领导,他是纽约大学机械工程教授雅各布宇宙大学圣地亚哥工程学院,详细介绍了2月17日的航空助行器技术2021年期刊科学的机器人

由管子和软阀组成的气动电路轻量级系统,处理来自板载CO2槽中的空气。更软的方法消除了对柔性弹性机器人的庞大电路板和泵的需求。

这些阀门就像振荡器一样,控制着压缩空气进入机器人四肢的空气动力肌肉的顺序。三个阀门在整个空气动力电路中形成高压状态,在每个逆变器上都有一个延迟。通过有选择地限制空气的注入,该机器人具有几乎像乌龟一样的步态。(请看下面的Tech Briefs电视视频。金宝搏官网

机器人也会转弯,这要感谢简单的机械传感器——充满液体的小软泡泡。气泡传感器被放置在机器人身上突出的吊臂末端。

当压下气泡时,流体在机器人中翻转一个软阀,从而切换肢体旋转方向并导致方向相反。

机器人可以根据指令行走,也可以响应它所感知到的环境信号。

每个机器人的四条腿都有三个自由度,由三个肌肉提供动力。腿以45度向下成角度,并且由三个平行的连接的气动圆柱形腔室与波纹管组成。

当腔室被加压时,肢体沿相反方向弯曲。结果,每个肢体的三个腔室提供行走所需的多轴弯曲。

迪伦德拉多人在机器人工作
Dylan Drotman,在2017年回来的软机器人。(图片信用::UC San Diego Jacobs工程学院/ David Baillot)

未来,加州大学圣地亚哥分校的研究人员希望改善机器人的步态,使其能够在自然地形和不平的表面行走。

“这项工作代表着向完全自主、无电子的步行机器人迈出了重要的一步,”托利研究小组的博士生迪伦·德罗特曼(Dylan Drotman)说,他也是该论文的第一作者。

在一个简短的问答环节金宝搏官网下面,德罗特曼详细解释了这类机器人的用途,以及它除了走路之外还能做什么。

金宝搏官网机器人如何停止和启动?

迪伦Drotman:回路加压后机器人开始向前行走,回路加压后机器人停止行走。我们通过打开或关闭与加压气源相连的阀门来实现这一点。

金宝搏官网:气压如何保持?

迪伦Drotman:气动控制电路由储存在压力容器中的加压气体供电,无论是小型板载CO2罐,还是由管连接的较大的托管压缩空气箱。在这两种情况下,我们使用压力调节器来保持所需的电路压力。设计气动电路响应于这种恒压输入而设计,以产生为腿部肌肉供电的输出气体压力模式。

金宝搏官网:视频(上图)显示了机器人如何使用繁荣,以便有点“凹凸”并感觉到其周围环境。机器人是否可以响应环境的其他方式?

迪伦Drotman:触摸传感器用作简单的演示,但任何可以按下机器人的“大脑”中的控制阀的任何东西都可以用作输入。我们的触摸传感器通过传输流体传递在臂末端施加的力。虽然这种类型的物理触点是切换该阀门的最直接的方式,但是可以想象一种通过化学反应产生压力的装置,或者响应于光,热,热量等特定刺激而产生压力的智能材料。存在化合物。

金宝搏官网:给出的命令如何?

迪伦Drotman:顺序行为是基于气动电路的设计和少量的触摸传感器或手动控制器输入机械“编程”。预编程电路产生有节奏的行走运动,输入端选择行走方向。补充视频之一在我们的出版(SI Movie S2)显示我们用手动控制器指导机器人,而另一个(SI Movie S5)显示机器人根据触摸传感器的输入改变方向。除了这些输入,其他一切都是由气动大脑控制的。

金宝搏官网:能不能给它编程,让它执行走路以外的其他动作?

迪伦Drotman:软环振荡器本身可用于任何需要定期运动的应用,如游泳,运行,划船或混合。然后,可以使用类似的方法,因为我们确实以响应于如上所述的简单输入来调整节奏运动(比如改变方向或速度)。

我们看到潜在的应用,可以在需要简单的电子机器人的情况下,这可以产生具有少量控制输入的节奏运动。例子包括一些医疗设备,人类安全机器人(如玩具),以及用于勘探或搜索的机器人。

金宝搏官网:机器人如何在其他应用中使用,如MRI或MINE SHAZE?

迪伦Drotman:我们目前的原型机上唯一的金属部件是加压空气罐和压力调节器。我们可以想象这样一种设备,它在核磁共振仪的外部,用一根管子与机器人连接,或者,它也可以设计出一种非金属版本的无连接设备。

由于没有电子元件,在一个有火花点火危险的环境中(矿井、粮仓、燃料箱),我们相信我们的步行机器人原型可能比由电子驱动的机器人存在更低的风险。但是,我们还没有针对这些应用程序测试我们的系统,并且几乎可以肯定,根据应用程序的不同,需要进行设计优化。此外,我们相信在这项工作中的气动电路可以用于控制低成本的机器人玩具。由于电路可以完全用模压或3D打印的聚合物(而不是金属和半导体等材料)制成,我们预计材料和制造成本会降低。

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