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哈佛大学研制出“丑陋”的海胆机器人

时间:2019-11-06 来源:3分快3精准计划 阅读:639 原创


可能你没见过海胆,但是至少知道它长这样子。


在本周的IROS 2019展会上,哈佛大学的机器人专家受海胆启发,研发了海胆机器人,该机器人“结合了海胆特有的特征”,由气动或液压驱动,无需系绳即可操作。可以说,海胆机器人也是仿生机器人的一种,但是即使如此,UrchinBot绝对是我们见过的最怪异的机器人之一。


海胆是一种刚柔并济的圣物


在海洋中,如果有你觉得有堆东西显得很怪异,那可能是海胆。


海胆是一种有趣的生物,它刚柔并济,外壳覆盖着坚硬的活动脊柱,内部遍布柔软的管状附件,其作用类似于人类的腿和脚的组合。


海胆靠着这两个附件移动,尽管它们可能并不快,但它们可以潜入在海洋各个角落和缝隙中,这对于机器人的研究可能是有价值的功能。


UrchinBot可以说是一种仿生机器人


相比成年海胆的复杂性,哈佛大学研究员选择从模仿幼儿海胆入手。


UrchinBot体长230mm,身体有五个柔性管脚(绿色结构)和十个刚性活动脊柱。这些附件由机器人体内的软执行器驱动,使其沿特定方向拉动或旋转。



所以,物理上的相似之处令人震惊,但不仅限于美学,研究人员强调,海胆机器人的设计特别注意精确复制海胆的特征,包括外观和运动方式。


在海洋中,海胆用这种棘刺来保护自己,移动并将自己塞入缝隙中。UrchinBot模仿了海胆棘刺,每个脊柱都通过球窝接头连接到身体,并且围绕关节的三个气动圆顶的三角形会膨胀,以沿不同方向推动脊柱。所有的圆顶都在机器人内部相互连接,这意味着不能单独操作棘刺,并且每当棘刺移动时,都会获得令人满意的对称旋转运动。当它们在UrchinBot所在的表面上旋转时,机器人会朝相反的方向缓慢转动。


海胆会通过排泄自身胶粘到表面的粘性物质,然后排出想要移动的溶解胶的酶。UrchinBot无法排泄物质,所以改为使用可伸缩的脚趾磁铁,只要机器人在铁质表面上移动,它们都能很好地工作。当管脚膨胀时,它们向外移动并向下倾斜其尖端,在足够的压力下,脚趾磁体弹出并粘附。然后UrchinBot反转其液压系统,将管脚吸回,将自身拉向粘附点,并在磁铁到达那里后再次弹出。


UrchinBot的主体其他部分都被泵、阀门和电子设备占用,从而使其可以完全不受束缚地在陆地和水下运行。如下视频:



实验证明,UrchinBot的脊椎表现出的运动范围与实际的海胆如出一撤。


管脚可以达到6:1的延伸比例,这与幼儿海胆的10:1比例相当接近,但远小于成年海胆,成年海胆可以将其管脚延伸到50:1的比例。


当然UrchinBot的速度不如海胆快,比幼儿海胆要慢很多,速度仅为成年海胆的一半,最高速度为6毫米/秒,即每秒0.027体长。


UrchinBot还是可以清洁的水下机器人


如果只是仿生机器人,那么UrchinBot只要长得像海胆就行了。


但是UrchinBot不仅是仿生机器人,它可以深入水下进行清洁和检查应用,尤其在污垢严重的情况下,比一般的水下机器人更好用。


对于UrchinBot的升级,首先是为其装备更多的执行器,使其能够自主行动,从而单独执行任务。


近期,尽管UrchinBot可能无法找到合适的应用范围,但它可以作为试验台来帮助研究人员确定物理特征和控制技术,从而可能产生新型的更加通用和有效的水下机器人。


目前的水下机器人大部分用于潜水拍摄照片和视频,清洁类的水下机器人对于环境保护起着重要作用。


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