加州大学圣地亚哥分校的工程师们已经发明了一种四足软体机器人,它不需要任何电子设备就能行走,只需持续提供压缩空气即可。

该团队,由Michael T. Tolley领导的机械工程教授领导加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院他在2021年2月17日的杂志上详细介绍了空中行走技术科学机器人

一个轻便的气动回路系统,由管子和软阀组成,处理来自机载二氧化碳罐的空气。这种柔软的方法消除了传统上柔性、弹性机器人所需要的笨重电路板和泵。

阀门充当振荡器,控制加压空气在机器人四肢进入空气供电的肌肉的顺序。三个阀门在整个空气电路中产生高压状态,每个逆变器延迟。通过选择性地限制空气注入,机器人具有几乎龟状的步态。(在下面的技术简介电视视频中查看自己。yabovip16.com)

由于简单的机械传感器,机器人也转动 - 填充流体的小软气泡。气泡传感器放置在从机器人的身体突出的臂的末端。

当气泡被抑制时,流体会翻转机器人中的一个软阀,这个软阀会改变肢体转动的方向,并导致一个反向的方向。

机器人可以在命令或响应它从环境中感应的信号行走。

机器人的四条腿都有三个自由度,由三块肌肉驱动。腿的角度向下45度,并由三个平行,连接气动圆柱室与波纹管。

当腔室受压时,翼向相反方向弯曲。因此,每个肢体的三个腔室提供了行走所需的多轴弯曲。

迪伦·德罗特曼在研究机器人
迪伦·德罗特曼(Dylan Drotman)在2017年研究一种软机器人。(图片来源:加州大学圣地亚哥分校雅各布工程学院/ David Baillot)

未来,UCSD研究人员希望改善机器人的步态,所以它可以走在天然的地形和不均匀的表面上。

“这项工作代表了朝着全自治,无电子行走机器人迈出的基本又重要的一步,”博士德尔多·博士博士说,博士说。Tolley研究小组的学生和纸张的第一作者。

在一个简短的问答yabovip16.com下面,司机解释了更多关于这种类型的机器人可以使用的信息,以及它如何不仅仅是步行。

yabovip16.com:机器人如何停止并开始?

迪伦德尔多曼:当电路压力时,机器人开始前进,当电路减压时,机器人停止行走。我们通过打开或关闭连接到加压气体源的阀门来实现了这一点。

yabovip16.com:气压是如何保持的?

迪伦德尔多曼气压控制电路由储存在压力容器中的压缩气体提供动力,压力容器可以是一个小型的船上二氧化碳罐,也可以是一个较大的船上压缩空气罐,由一根管子连接。在这两种情况下,我们都使用了压力调节器来保持所需的回路压力。气动回路的设计是为了响应这种恒压输入,产生输出气压模式,为腿部肌肉提供行走所需的动力。

yabovip16.com:上面的视频显示了机器人如何使用一个悬臂来“撞击”并感知周围的环境。还有其他方式可以让机器人对环境做出反应吗?

迪伦德尔多曼触摸传感器被用作一个简单的演示,但任何能压住机器人“大脑”中开关行走方向的控制阀的东西都可以用作输入。我们的触摸传感器通过传动液将施加在吊杆末端的力传送到大脑。虽然这种类型的身体接触的最直接的方法是切换阀的状态,可以想象一个装置,通过化学反应产生的压力,或智能材料产生的压力响应特定的刺激如光,热,或化合物的存在。

yabovip16.com命令是如何发出的?

迪伦德尔多曼:序贯行为基于气动电路的设计和来自触摸传感器或手动控制器的少量输入来机械地“编程”。预编程电路产生了节奏行走运动,而输入选择步行方向。其中一个补充视频在我们的出版物中(SI电影S2)显示我们使用手动控制器将机器人指示,而另一个(SI电影S5)示出了基于触摸传感器的输入的机器人改变方向。除了这些输入,其他一切都被气动大脑控制在板上。

yabovip16.com:它可以被编程来执行其他行动而不是走路吗?

迪伦德尔多曼软环振荡器本身可以用于任何需要周期性运动的应用,如游泳、跑步、划船或混合。我们可以使用类似的方法来调整有节奏的动作(如改变方向或速度),以响应上面讨论过的简单输入。

我们看到了一些潜在的应用,比如需要简单的、无电子设备的机器人,它们可以通过少量的控制输入产生有节奏的运动。例如一些医疗设备,人类安全机器人(如玩具),以及用于探索或搜索和救援的机器人。

yabovip16.com:机器人如何在其他应用中使用,如MRI或MINE SHAZE?

迪伦德尔多曼:我们目前的原型上的唯一金属组件是加压空气罐和压力调节器。人们可以想象一个设备,该装置在用仅具有管的MRI机器连接到机器人的MRI机器外部的设备,或者可以为不可渗透装置设计这些组件的非金属版本。

由于缺乏电子元件,在风险风险的风险火花 - 点火危险(矿井轴,粮食筒仓内,在燃料箱内),我们相信我们的原型行走机器人可能呈现比由电子产品供电的机器人呈现较低的风险。但是,我们尚未为这些应用程序进行任何系统测试,并且根据应用程序几乎需要设计优化。此外,我们认为这项工作中的气动电路可用于控制低成本的机器人玩具。由于电路可以完全由模制或3D印刷的聚合物(而不是金属和半导体等材料)制成,因此我们预期降低的材料和制造成本。

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