A robot that survives through self-amputation
图片来源:耶鲁大学

自截似乎是一个激烈的举动,但事实证明,这是一种生存策略,对许多生物来说特别方便。耶鲁大学的机器人专家从蜥蜴、螃蟹和其他动物身上汲取灵感,这些动物会头也不回地脱落自己的一部分,所有这些都是为了前进。

实验室外,有一个可能会面临许多潜在的危险:也许是树枝掉落,或者在搜索过程中被困在岩石下。在大多数情况下,机器人就是这样。但 Rebecca Kramer-Bottiglio 教授的实验室开发了一种技术,可以让机器人有选择地断开四肢,从而摆脱这种潜在的陷阱。

相反,它允许单独的机器人联合起来承担它们自己无法完成的任务。工作详细介绍于先进材料

该技术的关键是机器人专家在实验室发明的一种材料,他们称之为双连续热塑性弹性体。他们使用的热塑性塑料在室温下是橡胶状固体,在约 284°F 时熔化成液体。它被注入由硅树脂制成的泡沫状结构中,当热塑性塑料熔化成液体时,该结构将热塑性塑料固定在适当的位置。

图片来源:耶鲁大学

它是如何运作的

两个有机硅主体的暴露表面上各有一层双连续热塑性弹性体。加热泡沫,使热塑性塑料熔化成液体。硅胶基质像海绵一样固定熔融材料,防止其流出。

当两个部分接触时,熔融材料结合成连续的液体物质。然后材料冷却并固化以连接两个部件。为了断开连接,接头被加热,使材料熔化并变弱,从而使两个部件能够轻松分离。

“因此,如果机器人正在执行正常操作并在野外行走,但它的一条腿发生了一些情况,例如一块大石头落在它身上,通常情况下,如果它被扔进水里,整个机器人就会被卡住。整个,”博士 Bilige Yang 说。学生和该作品的主要作者。

“但是因为我们有能力融化并削弱材料所在的关节,所以机器人的其余部分将能够在没有截肢的情况下走开。”

蜥蜴也采用类似的策略。如果攻击者抓住它的尾巴,蜥蜴会自动释放肢体并跑到安全的地方。螃蟹会脱落受伤的附肢,从而减慢它的速度。但 Kramer-Bottiglio 实验室也指出蚂蚁世界是灵感的来源。例如,许多蚂蚁可以连接起来形成一座桥,跨越地面上的缺口。或形成球状以漂浮在水面上。

杨指着实验室柜台上的两个小型机器人设备,间隙太宽,无法单独安全通过。

“如果每个机器人都试图跨越缝隙,它就会掉下去,”他说。“但如果你把几个机器人放在一起,他们就能成功。你可以想象在不同类型的搜索和救援任务中,机器人将能够更好地应对这些类型的场景。”

接下来,研究团队将把这项技术应用到他们在实验室开发的许多其他软体机器人上。

“我们的材料不仅有助于机器人生存,还能实现动态形状变化,”克莱默-波蒂利奥说。“机器人模块可以自我重新配置成不同的形态,以执行需要特定形状和行为的任务。”

更多信息:Bilige Yang 等人,自我截肢和融合机,先进材料(2024)。DOI:10.1002/adma.202400241

引文:自截肢后幸存的机器人(2024年7月25日)检索日期:2024 年 7 月 25 日来自 https://techxplore.com/news/2024-07-robot-survives-amputation.html

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