編輯：小舟
自然界永遠(yuǎn)是人類科技進(jìn)步的靈感源泉。
如今的機(jī)器人，可謂是千姿百態(tài)、形態(tài)各異，比如長(zhǎng)成這樣的：
還有這樣的：
這些看似奇特的機(jī)器人大多是受自然生物啟發(fā)而設(shè)計(jì)的。本文的主角是下面這位：一條機(jī)器人，是的，一條。
這是上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)器人研究所谷國(guó)迎教授團(tuán)隊(duì)受尺蠖啟發(fā)研發(fā)的一種新型軟體機(jī)器人。
論文地址：https://ieeexplore.ieee.org/document/9585535/media#media
尺蠖作為一種幼蟲，每一個(gè)前進(jìn)步伐都很小，但它們能夠爬過(guò)的地形和方向是非常多樣的。例如尺蠖能夠在水平和垂直表面上緩慢前行，并利用其出色的靈巧性在不平坦的地形上前進(jìn)。因此，許多研究人員都試圖模仿尺蠖構(gòu)建行動(dòng)靈活的軟體機(jī)器人。
對(duì)于軟體機(jī)器人來(lái)說(shuō)，在水平面和垂直面之間的過(guò)渡是非常困難的，因?yàn)樗鼈儽仨毤葓?jiān)固又靈活——足以將一只腳從地面抬起并在垂直的墻壁或表面上立足。
為了實(shí)現(xiàn)如尺蠖般的靈活性，上海交大的研究團(tuán)隊(duì)用 3 個(gè)纖維增強(qiáng)的氣動(dòng)執(zhí)行器模擬尺蠖的身體部分，作為氣動(dòng)人工肌肉。這種氣動(dòng)機(jī)制有助于精確控制機(jī)器人的「尾巴」、「頭部」和「身體」。同時(shí)控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)監(jiān)控執(zhí)行器的位置，協(xié)調(diào)機(jī)器人的整體運(yùn)動(dòng)，使其在爬行時(shí)實(shí)現(xiàn)尺蠖蠕動(dòng)一般的「Ω」形狀。
該尺蠖機(jī)器人的足部采用兩個(gè)負(fù)壓吸盤來(lái)產(chǎn)生可控摩擦力。在氣動(dòng)執(zhí)行器和吸盤的同步推動(dòng)下，該機(jī)器人和真正的尺蠖一樣，通過(guò)伸展身體并控制足部的壓力吸盤「邁步前進(jìn)」。它在水平面上可以達(dá)到 21 mm/s 的最高移動(dòng)速度，在垂直墻壁上達(dá)到 15 mm/s 的最高速度。在負(fù)載方面，它能夠在水平面上承載 500 克（約自身重量的 15 倍）的重量，在垂直墻壁上可以承載 20 克的重量。
此外，該研究還開發(fā)了一個(gè)簡(jiǎn)化的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型來(lái)表征該機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，并提出了一種控制策略來(lái)同步控制其多模態(tài)運(yùn)動(dòng)變形和吸盤摩擦力。
該尺蠖機(jī)器人在垂直表面上呈「Ω」?fàn)钆佬小?/div>
未來(lái)研究團(tuán)隊(duì)將在該軟體機(jī)器人上添加更多傳感器來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)控制自動(dòng)化，減小驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的尺寸以減小機(jī)器人的束縛，并探索該機(jī)器人在更復(fù)雜環(huán)境中移動(dòng)的可能性，例如天花板、非結(jié)構(gòu)化區(qū)域等。
這是軟體移動(dòng)機(jī)器人首次在水平和垂直平面之間實(shí)現(xiàn)過(guò)渡運(yùn)動(dòng)，將有助于擴(kuò)大軟體機(jī)器人的工作空間，可用于檢查、清潔、維護(hù)等方向，并具有在液體中應(yīng)用的潛力。
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