学者研发像高达一样可以变形的模块机器人

物理数字与科技 2024-09-21 14:55:01

马克斯普朗克智能系统研究所(MPI-IS)的科学家开发了六边形机器人组件,称为模块,可以像乐高积木一样拼装成高速机器人,并可以重新排列以实现不同的功能。由Christoph Keplinger领导的MPI-IS机器人材料系研究团队将人造肌肉集成到嵌入磁铁的六边形外骨骼中,从而实现快速的机械和电气连接。该团队的论文“用于快速重构高速机器人的六边形电液模块”将于2024年9月18日在《科学机器人》上发表。

六块由玻璃纤维制成的轻质刚性板作为每个HEXEL模块的外骨骼。六边形的内部关节由液压放大自愈静电(HASEL)人工肌肉驱动。对模块施加高电压会导致肌肉激活,从而旋转六边形的关节并将其形状从长而窄变为宽而扁。

科罗拉多大学博尔德分校客座研究员Ellen Rumley表示:“以这种方式将软部件和硬部件结合起来,可以实现高冲程和高速度。通过连接多个模块,我们可以创建新的机器人几何形状,并根据不断变化的需求重新利用它们。”

她和Zachary Yoder都是机器人材料系的博士生,也是该出版物的共同第一作者。

在一段视频中,该团队展示了可以用HEXEL模块创建的许多行为。一组模块爬行穿过狭窄的缝隙,而单个模块则以极快的速度启动,从而跳到空中。多个模块连接成更大的结构,根据模块的连接方式产生不同的运动。例如,该团队将多个模块组合成一个可以快速滚动的机器人。

Yoder总结道:“总的来说,开发具有可重构能力的机器人非常有意义。这是一种可持续的设计选择——我们不用为五种不同的用途购买五种不同的机器人,而是可以使用相同的组件制造许多不同的机器人。由可重构模块制成的机器人可以根据需求重新排列,提供比专用系统更多的多功能性,这在资源有限的环境中可能会很有用。”

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