模仿水蛭的柔軟機(jī)器人面世：可以像水蛭一樣吸附在墻壁上移動
長期以來，機(jī)器人研發(fā)人員一直在為新型推進(jìn)裝置尋找受生物啟發(fā)的設(shè)計(jì)。豐橋理工大學(xué)機(jī)械工程系副教授tomoaki mashimo博士的研究團(tuán)隊(duì)，以及劍橋大學(xué)工程系機(jī)器人專業(yè)的準(zhǔn)教授fumiya iida博士，已成功開發(fā)出一種可以在垂直的墻面上爬行的水蛭型機(jī)器人“leech”。
leech是一個靈感來源于水蛭亞類動物的縱向伸展機(jī)器人。它有一個靈活的身體，由用于淋浴軟管的材料和兩個吸盤組成。這個機(jī)器人能夠像水蛭一樣，不受任何約束地拉長和彎曲自己的身體。
由于機(jī)器人靈活的身體結(jié)構(gòu)和吸盤，它成功地爬上了一堵垂直的墻，甚至爬到了墻的另一邊。這項(xiàng)研究于2019年3月27日發(fā)表在美國科學(xué)雜志《軟機(jī)器人》上。
爬墻機(jī)器人有廣泛的潛在應(yīng)用，包括建筑檢查和維護(hù)，以及在災(zāi)難現(xiàn)場進(jìn)行搜索和救援任務(wù)。爬垂直的墻是很容易，然而，在現(xiàn)實(shí)生活中，機(jī)器人可能需要繞過墻上的障礙物，如臺階和過渡到不同方向的墻壁。
最難的任務(wù)就是到達(dá)墻的另一邊，一個能夠爬到墻壁頂端的機(jī)器人如果要爬過墻頂?shù)竭_(dá)另一邊的話，將會面臨極大的困難。
該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一款靈感來自于陸地水蛭的機(jī)器人，水蛭是自然界中的優(yōu)秀攀登者，陸地水蛭通常生活在森林或山區(qū)，通過利用柔軟的可伸縮身體以及身體兩端的兩個吸盤，它可以在復(fù)雜的地形和墻壁上移動。此外，它們的身體又輕又軟，從高處掉下來不會受到很大的傷害。
利用淋浴軟管的管狀結(jié)構(gòu)來模仿水蛭的優(yōu)點(diǎn)(即重量輕、靈活、可伸縮)，研究小組設(shè)計(jì)了一種新的運(yùn)動機(jī)制。
這些靈活的管采用廣泛應(yīng)用于普通家庭的s型螺旋金屬管，金屬管表面的螺旋槽上裝有齒輪，這些柔性金屬管會通過旋轉(zhuǎn)進(jìn)行前后移動。水蛭機(jī)器人的身體由三個并聯(lián)的軟管組成，通過齒輪控制每個柔性金屬管管的長度，機(jī)器人的身體可以彎曲或伸長。
水蛭機(jī)器人成功在垂直墻壁上實(shí)現(xiàn)了的向上和向下攀爬以及水平移動，通過結(jié)合這兩種移動方式，機(jī)器人能夠在二維墻壁面上自由移動。機(jī)器人靈活的大幅度變形身體使其能夠從垂直墻的一側(cè)移動到另一側(cè)。這是世界上第一個能夠在墻壁上自由移動的柔軟機(jī)器人。
在淋浴中獲得靈感
該研究的主要作者、博士生ayato kanada說:“我是在家里的浴室里想到這個主意的。當(dāng)我不小心把水龍頭開到最大時，淋浴水管就像自己有了生命一樣瘋狂地扭動。然后我想到了一個主意，如果我能操縱一根軟管，我也許就能制造出一個具有生物動態(tài)運(yùn)動的機(jī)器人。”
該團(tuán)隊(duì)充分利用了淋浴軟管的中空結(jié)構(gòu)，研究團(tuán)隊(duì)正在考慮通過向空腔內(nèi)注入液體來改變軟管硬度的可能性。具有柔性身體結(jié)構(gòu)的機(jī)器人不僅對環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，而且具有很強(qiáng)的防撞安全性，可以安全地與人合作。
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