微型变形机器人可以将自己挤进狭窄的空间

来源:互联网 2023-08-31 17:17:32

来到您附近的一个紧要关头:CLARI,这是一款可挤压的小型机器人,它可以被动地改变其形状以挤过狭窄的间隙,其灵感来自于昆虫世界。

CLARI代表顺从腿关节机器人昆虫,来自科罗拉多大学博尔德分校的工程师团队。它还有可能以全新的方式为重大灾难后的急救人员提供帮助。


【资料图】

其中几个机器人可以轻松地放在手掌中,每个机器人的重量都小于乒乓球。PaulM.Rady机械工程系的博士生HeikoKabutz表示,当周围环境变得狭窄时,CLARI可以将其形状从方形变为细长。

卡布茨和他的同事在《高级智能系统》杂志上发表的一项研究中介绍了这种微型机器人。

现在,CLARI有四条腿。但该机器的设计允许工程师混合搭配其附肢,有可能产生一些狂野且蠕动的机器人。

“它采用模块化设计,这意味着它很容易定制并添加更多腿,”卡布茨说。“最终,我们希望建造一个可以在网上行走的八足蜘蛛式机器人。”

该研究的合著者、科罗拉多大学博尔德分校机械工程助理教授KaushikJayaram补充道,CLARI仍处于起步阶段。例如,机器人被拴在电线上,电线为其供电并发送基本命令。但他希望有一天,这些小型机器能够独立爬行到以前没有机器人爬行过的空间,比如喷气发动机的内部或倒塌建筑物的废墟。

“今天的大多数机器人基本上看起来像一个立方体,”贾亚拉姆说。“为什么它们都应该一样?动物有各种形状和大小。”

贾亚拉姆对反映动物世界大杂烩的机器人并不陌生。

作为加州大学伯克利分校的研究生,他设计了一种机器人,可以通过压缩到其高度的一半左右来挤入狭窄的空间,就像蟑螂从墙壁的裂缝中挤进去一样。但他说,那台机器仅代表了动物灵活性的冰山一角。

“我们能够挤过垂直间隙,”他说。“但这让我思考:这是一种压缩方式。还有什么其他方式呢?”

这就是CLARI诞生的地方,它是为了挤过水平间隙而出现的。

在最基本的形式中,机器人的形状像一个正方形,四个边各有一条腿。然而,根据挤压CLARI的方式,它可以变得更宽,就像螃蟹一样,也可以变得更长,就像贾亚拉姆最喜欢的蟑螂一样。总之,该机器人可以从约34毫米(1.3英寸)宽的方形变形为约21毫米(0.8英寸)宽的细长形状。

与Jayaram早期的机械化蟑螂不同,CLARI的每条腿的功能几乎就像一个独立的机器人——有自己的电路板和双执行器,可以前后左右移动腿,类似于人类的髋关节。理论上,这种模块化可以让CLARI机器人呈现出各种各样的形状。

“我们想要的是能够改变形状并适应任何环境条件的通用机器人,”贾亚拉姆说。“在动物世界中,这可能就像变形虫一样,它没有明确的形状,但可以根据是否需要快速移动或吞没一些食物而改变。”

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他和Kabutz将他们目前的设计视为CLARI机器人系列中的第一个,他们希望这些机器人能够变得更小、更灵活。

在未来的迭代中,研究人员希望将传感器整合到CLARI中,以便它能够检测障碍物并做出反应。卡布茨说,该小组还在研究如何为机器人提供适当的灵活性和力量组合——随着团队增加更多的腿,这项任务只会变得更加困难。

最终,该团队希望开发出变形机器人,不仅可以在实验室环境中移动,还可以在复杂的自然空间中移动——在该空间中,机器需要弹开树木甚至草叶等障碍物,或者穿过裂缝在岩石之间继续前进。

“当我们试图捕捉昆虫时,它们可能会消失在缝隙中,”卡布茨说。“但是,如果我们拥有具有蜘蛛或苍蝇能力的机器人,我们就可以添加摄像头或传感器,现在我们就能够开始探索以前无法进入的空间。”

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