Myriapod機(jī)器人(A)和可變體軸柔性機(jī)構(gòu)(B.前視圖,C.俯視圖,D.俯視圖示意圖)
外媒報(bào)道,日本大阪大學(xué)機(jī)械科學(xué)與生物工程系的一組科學(xué)家們成功研發(fā)了一種名為“Myriapod”的仿生多足機(jī)器人,這款機(jī)器人能夠通過依賴動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定性來進(jìn)行導(dǎo)航,并且能夠自由切換直線行走和曲線行走的模式,未來或許可以廣泛用于搜索和救援行動(dòng)或行星探索。
在地球上的生物界中,大多數(shù)動(dòng)物都擁有強(qiáng)大的腿部運(yùn)動(dòng)系統(tǒng),讓它們能在各種環(huán)境中表現(xiàn)出高度的靈活性。然而,有些令人沮喪的是,想要復(fù)制這一現(xiàn)象的工程師們常常發(fā)現(xiàn)有腿機(jī)器人非常容易受損。一條腿的損壞都可能嚴(yán)重限制這些機(jī)器人的功能。這也是由于機(jī)器人穿越復(fù)雜環(huán)境時(shí),需要大量的計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力。
但現(xiàn)在,大阪大學(xué)的研究人員們打破了這一難題,他們開發(fā)了一種仿生“多足”機(jī)器人,能夠自然地利用不穩(wěn)定性,讓機(jī)器人的直線行走可以輕松轉(zhuǎn)變?yōu)榍€運(yùn)動(dòng)。這款機(jī)器人由六個(gè)部分組成,每個(gè)部分連接兩條腿,并配備靈活的關(guān)節(jié)。通過改變聯(lián)軸器的靈活性,機(jī)器人可以在不需要復(fù)雜計(jì)算控制系統(tǒng)的前提下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。
這項(xiàng)技術(shù)的核心是,增加關(guān)節(jié)的靈活性會(huì)引發(fā)一種名為“干草叉分叉”的效應(yīng),在這種情況下,機(jī)器人的直行將變得不穩(wěn)定。相反,機(jī)器人會(huì)開始曲線行走。研究團(tuán)隊(duì)通過可調(diào)節(jié)螺釘和電機(jī)來實(shí)時(shí)修改聯(lián)軸器的靈活性。
值得注意的是,工程師通常會(huì)盡量避免造成不穩(wěn)定,但在這個(gè)項(xiàng)目中,他們卻有意地利用了不穩(wěn)定性來實(shí)現(xiàn)高效的機(jī)動(dòng)性。研究團(tuán)隊(duì)的一位成員 Shinya Aoi 解釋說:“我們受到一些極為靈活的昆蟲的啟發(fā),正是這些昆蟲掌控了自身運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定性,從而實(shí)現(xiàn)了迅速的運(yùn)動(dòng)變化?!彼麄兊脑O(shè)計(jì)思路不僅降低了計(jì)算復(fù)雜度,還減小了能源消耗。
測(cè)試發(fā)現(xiàn),這款機(jī)器人具備很好的導(dǎo)航能力,可以通過彎曲路徑到達(dá)目標(biāo)地點(diǎn)。另一位研究作者 Mau Adachi 表示,他們能預(yù)見到這項(xiàng)技術(shù)在各種場(chǎng)景,如搜索救援、危險(xiǎn)環(huán)境作業(yè)或外星探索等方面的廣泛應(yīng)用。未來版本還可能加入更多部分和控制機(jī)制。
此項(xiàng)技術(shù)不僅有助于人們更便捷地與機(jī)器人進(jìn)行互動(dòng),還可能在工業(yè)環(huán)境中發(fā)揮作用,例如,大規(guī)模組裝產(chǎn)品的工人可以借助這款機(jī)器人節(jié)省時(shí)間并降低受傷風(fēng)險(xiǎn)。更重要的是,它還可能幫助殘疾人或行動(dòng)不便的人更輕松地組裝產(chǎn)品,從而提高他們的生活獨(dú)立性。
例如,如果你在家中組裝家具時(shí)遇到困難,這款經(jīng)過特殊訓(xùn)練的機(jī)器人可以預(yù)先為你準(zhǔn)備必要的工具和零件,使組裝過程變得更加輕松。由此可見,這款仿生“Myriapod”多足機(jī)器人不僅具備前所未有的靈活性和機(jī)動(dòng)性,還展示了工程和生物學(xué)的完美結(jié)合,為未來的探險(xiǎn)和救援任務(wù)開辟了新的可能性。
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