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软体机器人发展迅速 所需控制系统比硬机器人更简单

发布时间:2019-03-31 10:53:43 来源:机器人大讲堂 责任编辑:caobo

这款机器人的制造和操作都没有硬件和电子部件的参与。

一个软体机器人,连接到一个气球,浸没在一个透明的水柱中,下潜然后上浮,然后再次潜水和浮出水面,就像一条追逐苍蝇的鱼。这对已有的软体机器人而言实在不是一个复杂的技巧,但与大多数软机器人不同,

这款机器人首次完全依赖于软数字逻辑。

在这个机器人系统中,一台柔性的橡胶计算机告诉气球何时上升或下降。

在过去的十年中,软机器人已经涌入到了金属占主导地位的机器人领域。

由橡胶硅树脂材料制成的夹具已经用于生产线上:缓冲爪抓取水果和蔬菜,如西红柿,芹菜和香肠。

而在实验室中,夹具可以拾取光滑的鱼,活老鼠甚至昆虫,从而代替人们完成更多的任务。

软机器人所需要的控制系统比硬机器人更简单。

这主要是因为夹具是如此的柔软,不会产生过大的压力损坏物体,这样就不需要进行校准压力,简单的实现开关就足够了。但到目前为止,大多数软机器人仍然依赖于某些硬件:金属阀、橡胶夹持器和臂的空气通道。

现在,研究人员用橡胶和空气建造了一台柔软的计算机。

DanielJ. Preston表示“我们正在模仿电子计算机的思维过程,只使用软材料和气动信号,用压缩空气代替电子设备“,

他是PNAS发表论文的第一作者,也是GeorgeWhitesides的博士后研究员。

为了实现复杂操作所需的最小类型的逻辑门——NOT(非),AND(与)和OR(或),

Preston的软计算机使用硅胶管和加压空气模拟该系统。他编程软阀以对不同的空气压力作出反应。例如,对于NOT逻辑门,如果输入为高压,则输出为低压。Preston表示,显然这是对图灵深邃思想的又一次运用。

例如,水箱中的浮动鱼状机器人使用环境压力传感器(改进的非门)来确定要采取的行动。

当电路感应到水箱顶部的高压时,机器人下潜

当感应到深处的高压时,机器人上浮。

如果有人按下外部软按钮,机器人也可以执行相应的命令。

但是,如果一个柔软的机器人撞到一个人,对你而言可能就是享受了一把按摩。

这样仅使用软部件制造的机器人有几个好处。在工业环境中,大型金属机器运动时可能来不及减速而撞到人类,如果是金属机器人就可能会造成严重的伤害。不仅仅是更安全:软体机器人通常更便宜,更简单,重量更轻,耐损坏和腐蚀性材料。

对于铝,氢氧化钠好客的让你与它融为一体

对于咱们的软体机器人,显然要好过些

经过编程化,机器人可以感知用户的温度并进行软挤压以指示发烧,当水压上升过高时向潜水员发出警报,或者在自然灾害后清楚废墟以帮助找到受害者。软机器人也可以进行运用到电子设备的研究中:比如,核故障后的高辐射场或外太空中产生的辐射场,以及磁共振成像(MRI)机器的内部。亦或在飓风或洪水过后,一个“强壮”的软机器人可以管理危险的地形和有害的空气。

(除非你确实足够硬)

Preston说:“如果它被汽车碾过,它就会继续运转,这对硬机器人而言是难以实现的。”Preston及其同事不是第一个不通过电子设备来控制机器人的研究人员。其他研究团队设计了微流体电路,可以使用液体和空气来创建非电子逻辑门。然而,微流体逻辑电路通常依赖于硬质材料,如玻璃或硬塑料,并且它们使用这样的薄通道,一次只有少量空气可以通过,从而减慢机器人的运动。相比之下,Preston的通道直径更大——接近1毫米,这使得空气流速更快。

微流体电路的能量效率也较低。即使在休息时,这些设备也使用气动电阻器,它将空气从大气流到真空或压力源以保持静止。

他的空气夹持器可以在几秒钟内抓住物体。Preston的电路在休眠时不需要能量输入。在机器人远离可靠能源的紧急情况或灾难情况下,这种节能显得至关重要。

橡胶机器人也提供了诱人的可能性:隐形(这可能是抄袭了水母)。

根据Preston选择的材料,他可以设计一个与特定物质进行索引匹配的机器人。因此,如果他选择一种在水中伪装的材料,机器人在浸没时会显得透明。

显然这个点子很有意思,在气动原理的基础上辅以离散化的气压实现计算机化,

只是不知道点子能否实现。

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