加州大学圣地亚哥的工程师创造了一个四足软机器人,不需要任何电子产品来行走 - 只是一个加压空气的恒定来源。

该团队由麻省理工学院机械工程教授迈克尔·t·托利(Michael T. Tolley)领导雅各布宇宙大学圣地亚哥工程学院,详细介绍了2月17日的航空助行器技术2021年期刊科学的机器人

由管子和软阀组成的气动电路轻量级系统,处理来自板载CO2槽中的空气。更软的方法消除了对柔性弹性机器人的庞大电路板和泵的需求。

这些阀门就像振荡器一样,控制着压缩空气进入机器人四肢的气动肌肉的顺序。这三个阀门在整个空气动力电路中产生高压状态,每个逆变器都有一个延迟。通过有选择地限制空气的注入,机器人的步态几乎像乌龟一样。(你可以在下面的《科技简报》电视视频中看到。beplay吧

机器人也可以转动,这要感谢简单的机械传感器——充满液体的小软气泡。气泡传感器被放置在机器人身体突出的吊杆末端。

当压下气泡时,流体在机器人中翻转一个软阀,从而切换肢体旋转方向并导致方向相反。

这个机器人可以根据指令行走,也可以根据它从环境中感知到的信号做出反应。

每个机器人的四条腿都有三个自由度,由三个肌肉提供动力。腿以45度向下成角度,并且由三个平行的连接的气动圆柱形腔室与波纹管组成。

当腔室被加压时,肢体沿相反方向弯曲。结果,每个肢体的三个腔室提供行走所需的多轴弯曲。

迪伦德拉多人在机器人工作
Dylan Drotman,在2017年回来的软机器人。(图片信用::UC San Diego Jacobs工程学院/ David Baillot)

未来,UCSD的研究人员希望改善机器人的步态,使其能够在自然地形和凹凸不平的表面上行走。

托利研究小组的博士生、该论文的第一作者迪伦·德罗特曼(Dylan Drotman)说:“这项工作代表了向全自动、无电子行走机器人迈出的重要一步。”

在简短的问答中技术简介下面,德罗特曼将详细介绍这种机器人的应用领域,以及它除了走路之外还有哪些潜在用途。

技术简介这个机器人是如何停车和启动的?

迪伦Drotman:当电路加压时,机器人开始向前行走,当电路加压时,机器人停止行走。我们通过打开或关闭一个连接到压缩气源的阀门来实现这一点。

技术简介:气压如何保持?

迪伦Drotman:气动控制电路由储存在压力容器中的加压气体供电,无论是小型板载CO2罐,还是由管连接的较大的托管压缩空气箱。在这两种情况下,我们使用压力调节器来保持所需的电路压力。设计气动电路响应于这种恒压输入而设计,以产生为腿部肌肉供电的输出气体压力模式。

技术简介:视频(上图)显示了机器人如何使用繁荣,以便有点“凹凸”并感觉到其周围环境。机器人是否可以响应环境的其他方式?

迪伦Drotman:触摸传感器用作简单的演示,但任何可以按下机器人的“大脑”中的控制阀的任何东西都可以用作输入。我们的触摸传感器通过传输流体传递在臂末端施加的力。虽然这种类型的物理触点是切换该阀门的最直接的方式,但是可以想象一种通过化学反应产生压力的装置,或者响应于光,热,热量等特定刺激而产生压力的智能材料。存在化合物。

技术简介:给出的命令如何?

迪伦Drotman顺序行为是根据气动回路的设计和少量来自触摸传感器或手动控制器的输入进行机械“编程”的。预先编程的电路产生有节奏的步行运动,而输入选择步行方向。这是一个补充视频在我们的出版(SI电影S2)向我们展示了用手动控制器指导机器人,而另一个(SI电影S5)则显示了机器人根据触摸传感器的输入改变方向。除了这些输入,其他一切都由气动大脑控制。

技术简介:除了走路,它还能进行其他动作吗?

迪伦Drotman:软环振荡器本身可用于任何需要定期运动的应用,如游泳,运行,划船或混合。然后,可以使用类似的方法,因为我们确实以响应于如上所述的简单输入来调整节奏运动(比如改变方向或速度)。

我们看到潜在的应用,可以在需要简单的电子机器人的情况下,这可以产生具有少量控制输入的节奏运动。例子包括一些医疗设备,人类安全机器人(如玩具),以及用于勘探或搜索的机器人。

技术简介该机器人如何应用于其他领域,如核磁共振成像或矿井?

迪伦Drotman在我们目前的原型上,唯一的金属部件是加压空气罐和压力调节器。我们可以想象这样一个设备,它的这些组件在MRI机器之外,只用一根管子连接到机器人上,或者可以为一个无栓设备设计这些组件的非金属版本。

由于缺少电子元件,在一个有火花点火危险的环境中(一个矿井,一个粮食筒仓,一个燃料箱内),我们相信我们的原型步行机器人可能比电子驱动的机器人呈现更低的风险。但是,我们还没有为这些应用程序中的任何一个测试我们的系统,而且根据应用程序的不同,几乎肯定需要进行设计优化。此外,我们认为本研究中的气动回路可以用于控制低成本的机器人玩具。由于电路可以完全由模压或3D打印聚合物制成(而不是像金属和半导体这样的材料),我们预计材料和制造成本会降低。

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