幾年前,在芝加哥的IROS(IEEERSJ智能機器人和系統國際會議)上,哈佛畢業生Michael Tolley向人們展示了一個利用爆發力跳躍的機器人。它有一個粉紅色和柔軟的形狀,用三條“腿”來支撐自身的重量。Tolley現在在加州大學圣地亞哥分校有自己的機器人實驗室,并一直致力于軟機器人的研究。最近,他們表示將在下周的ICRA(IEEE國際機器人與自動化會議)上展示最新的研究成果——一種可以行走的四足軟體機器人。
軟機器人(即帶有軟致動器的機器人)在設計和制造上的優勢在于,可以很容易地、低成本地配備各種匹配的安全配置。但他們的問題往往在于,由于結構本身的特殊性,制作人在制作軟體機器人時,往往需要手工制作鑄件等模具。
Dylan Drotman和Tolley UCSD實驗室的學生們發明了一種新方法——使用3D打印來制作軟機器人的足部結構,大大簡化了制造過程。使用這種打印方法,幾乎可以很容易地將機器人的整個四足結構打印成單個部件。然而,由于打印材料性能要求的特殊性,需要使用定制的軟橡膠材料和剛性材料的混合物,才能生產出硬度可調的最終產品,這是普通3D打印機難以做到的。這一次,研究人員使用了3D打印巨頭Stratasys。公司用于打印的Objet350 Connex3也很貴。
至于機器人的腿部結構,如下圖所示,腿部本身是由三根柔性可充氣的橡膠管粘合在一起形成管狀的三角形截面。通過使兩個管膨脹,支腿將在未膨脹管的方向上彎曲,形成可在兩個軸上控制的支腿結構。
機器人的四條腿以X形安裝在一起,不僅具有像傳統爬行機器人一樣的爬行能力,還可以抬起每條腿進行“行走”。憑借其運動的靈活性,研究人員可以在巖石、沙子或狹窄空間等不同環境中測試和優化其步態。
因為機器人不僅需要攜帶傳感器,還需要連接有很多執行器的攝像系統,后面還有加壓氣源或電池等電子設備,這就要求它有一定的承載能力。此外,在承重方面,機器人從地面“站起來”的過程中可以承受0.62 kg的載荷,直立狀態下可以承受更大的重量。此外,研究人員還表示,將開發一種不受限制的四足機器人,可用于在可能對人體有害的危險環境中探測或獲取傳感器對相關參數的讀數。
該實驗室的研究人員,如迪倫·德羅特曼、紹拉布·賈達夫、馬哈茂德·卡利米、菲利普·德佐尼亞和邁克爾·t·托利,將參加在新加坡舉行的IEEE機器人和自動化國際會議,機器人也將出現在展會上。