2021-06-23
 
极豆如何激发这种柔软的机器人抓手
2021年06月23日   阅读量:2629

科学家在设计机器人时经常会从大自然中寻找线索——一些机器人模仿人手,而另一些机器人则模仿章鱼手臂或蛞蝓的动作。现在,佐治亚大学工程学院的研究人员设计了一种新的软机器人抓手,其灵感来自一个不寻常的来源:杆豆。


虽然极豆和其他缠绕植物使用它们的触敏枝条将自己包裹在绳索和杆等支撑物上以向上生长,但 UGA 团队的机器人旨在牢固而轻柔地抓住直径小至 1 毫米的物体中国机器人网vrovro.com


“我们尝试了不同的设计,但对结果并不满意,然后我想起了几年前我在花园里种的极豆,”该研究的主要作者、副教授 Mable Fok 说。“这种植物可以紧紧抓住其他植物或绳索。所以,我对缠绕植物做了一些研究,认为这是一个来自大自然的好设计,值得我们去探索。”


在Optics Express杂志上发表的一项新研究中,研究人员表示,他们的软机器人螺旋夹具与现有机器人设备相比具有多项优势。


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软机器人抓手只需要很小的空间

“我们机器人的缠绕动作只需要一个气动控制,通过消除多个气动控制之间复杂协调的需要,大大简化了其操作,”霍说。“由于我们使用了独特的缠绕运动,软机器人抓手在狭窄的区域内工作良好,只需要很小的操作空间。”


UGA 设备提供了许多现有机器人技术的另一项进步:嵌入式传感器,可提供关键的实时反馈。


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“我们在机器人的弹性脊柱中间嵌入了一个光纤传感器,可以感应缠绕角度、目标的物理参数以及可能导致目标松动的任何外部干扰,”Fok 说。


研究人员认为,他们的软机器人抓手——长度略多于 3 英寸,由硅胶制成——可用于许多环境,包括农业、医学和研究。应用可能包括选择和包装需要柔软触感的农产品,例如植物和花卉、手术机器人,或在实验过程中选择和将研究样品保存在易碎的玻璃管中。


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(a) 软螺旋夹具的顶视图 (b) 软螺旋夹具的 3D 视图 (c) 用于制造软螺旋夹具的 3D 打印模具。| 图片来源:佐治亚大学


高度准确和精确

在他们的研究中,研究小组表示,螺旋夹具被证明可以有效地夹住铅笔和画笔等物体——甚至是像拉直回形针的细线一样小的物品。该设备还展示了出色的可重复性、高缠绕感测精度和精确的外部干扰检测。


除了霍,研究团队还包括杨梅和刘宁,两位博士都是博士。工程领域的候选人;Liam Paul Cooper,计算机系统工程本科生;工程学院副教授王贤桥。


该团队计划继续工作,着眼于改进基于光纤传感器读数的自动反馈控制。他们还希望探索小型化设计,以作为生物医学机器人的基础。


“这种带有嵌入式光纤传感器的缠绕式软机器人构成了更全面的软机器人的基石。拥有更简单的设计和控制绝对是一个优势,”Fok 说。


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