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哈佛又一黑科技!机器人任意撞击都能悬浮空中!或可用于无人机

2844次观看 · 发布于 2019-11-05 · 原创
一个机器人朝墙倾斜或撞到玻璃盒子的景象,可能曾经在哈佛大学约翰保尔森工程与应用科学学院(SEAS)的哈佛微机器人实验室(Harvard Microrobotics Laboratory)的研究人员中引发恐慌,但不会再有了。 海洋研究所和怀斯生物灵感工程研究所的研究人员开发出了一种弹性机器人,这种机器人由柔软的人造肌肉驱动,可以撞到墙壁,掉到地板上,与其他机器人相撞而不会受损。这是第一个用软驱动装置驱动的微型机器人实现控制飞行。 前海洋研究生和博士后、论文第一作者陈玉凤(音译)说:“在微机器人领域,人们大力推动用软驱动器制造移动机器人,因为它们具有很强的弹性。”然而,该领域的许多人一直怀疑它们是否可以用于飞行机器人,因为这些执行器的功率密度还不够高,而且众所周知,它们很难控制。我们的驱动器具有足够高的功率密度和可控性,可以实现悬停飞行。”这项研究发表在《自然》杂志上。 为了解决功率密度问题,研究人员在David Clarke实验室开发的电驱动软驱动器的基础上进行了研究,David Clarke是Tarr家族的延伸材料教授这些软驱动器是由介电弹性体制成的,这种软材料具有良好的绝缘性能,在施加电场时会变形。 通过提高电极的导电性,研究人员能够在500赫兹的频率下操作执行器,与以前类似机器人中使用的刚性执行器相当。处理软执行器时的另一个挑战是,系统往往会发生屈曲并变得不稳定为了解决这一难题,研究人员建造了一个带有垂直约束螺纹的轻型机身,以防止执行机构屈曲。 在这些小型机器人中,软驱动器可以很容易地组装和更换为了展示各种飞行能力,研究人员建立了几种不同的软动力机器人模型双翼模型可以从地面起飞,但没有额外的控制。四翼双作动器模型可以在杂乱的环境中飞行,在一次飞行中克服多次碰撞。 “小型、低质量机器人的一个优点是它们能抵抗外部冲击,”伊丽莎白·法雷尔·赫尔布林(Elizabeth Farrell Helbling)说,她以前是海洋研究生,也是该文章的合著者。软驱动器提供了一个额外的好处,因为它比传统的驱动策略更好地吸收冲击。这将在潜在的应用中派上用场,例如在废墟中飞行执行搜索和救援任务。” 一个八翼四执行器模型演示了控制悬停飞行,这是第一个软动力飞行微型机器人。下一步,研究人员的目标是提高软动力机器人的效率,它仍然远远落后于传统的飞行机器人。 “具有肌肉样特性和电激活的软执行器是机器人领域的一大挑战,”WYSS生物激励工程研究所的核心教员、海洋工程和应用科学的查尔斯河教授、论文的资深作者罗伯特·伍德说。如果我们能制造出高性能的人造肌肉,那么天空就是我们制造机器人的极限。”
一个机器人朝墙倾斜或撞到玻璃盒子的景象,可能曾经在哈佛大学约翰保尔森工程与应用科学学院(SEAS)的哈佛微机器人实验室(Harvard Microrobotics Laboratory)的研究人员中引发恐慌,但不会再有了。 海洋研究所和怀斯生物灵感工程研究所的研究人员开发出了一种弹性机器人,这种机器人由柔软的人造肌肉驱动,可以撞到墙壁,掉到地板上,与其他机器人相撞而不会受损。这是第一个用软驱动装置驱动的微型机器人实现控制飞行。 前海洋研究生和博士后、论文第一作者陈玉凤(音译)说:“在微机器人领域,人们大力推动用软驱动器制造移动机器人,因为它们具有很强的弹性。”然而,该领域的许多人一直怀疑它们是否可以用于飞行机器人,因为这些执行器的功率密度还不够高,而且众所周知,它们很难控制。我们的驱动器具有足够高的功率密度和可控性,可以实现悬停飞行。”这项研究发表在《自然》杂志上。 为了解决功率密度问题,研究人员在David Clarke实验室开发的电驱动软驱动器的基础上进行了研究,David Clarke是Tarr家族的延伸材料教授这些软驱动器是由介电弹性体制成的,这种软材料具有良好的绝缘性能,在施加电场时会变形。 通过提高电极的导电性,研究人员能够在500赫兹的频率下操作执行器,与以前类似机器人中使用的刚性执行器相当。处理软执行器时的另一个挑战是,系统往往会发生屈曲并变得不稳定为了解决这一难题,研究人员建造了一个带有垂直约束螺纹的轻型机身,以防止执行机构屈曲。 在这些小型机器人中,软驱动器可以很容易地组装和更换为了展示各种飞行能力,研究人员建立了几种不同的软动力机器人模型双翼模型可以从地面起飞,但没有额外的控制。四翼双作动器模型可以在杂乱的环境中飞行,在一次飞行中克服多次碰撞。 “小型、低质量机器人的一个优点是它们能抵抗外部冲击,”伊丽莎白·法雷尔·赫尔布林(Elizabeth Farrell Helbling)说,她以前是海洋研究生,也是该文章的合著者。软驱动器提供了一个额外的好处,因为它比传统的驱动策略更好地吸收冲击。这将在潜在的应用中派上用场,例如在废墟中飞行执行搜索和救援任务。” 一个八翼四执行器模型演示了控制悬停飞行,这是第一个软动力飞行微型机器人。下一步,研究人员的目标是提高软动力机器人的效率,它仍然远远落后于传统的飞行机器人。 “具有肌肉样特性和电激活的软执行器是机器人领域的一大挑战,”WYSS生物激励工程研究所的核心教员、海洋工程和应用科学的查尔斯河教授、论文的资深作者罗伯特·伍德说。如果我们能制造出高性能的人造肌肉,那么天空就是我们制造机器人的极限。”
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