A magnetically driven ultrafast bistable soft jumping robot
该图概述了拟议的双稳态软跳线及其制造。图片来源:Tang 等人。(科学机器人,2024)。

许多动物物种,从昆虫到两栖动物和鱼类,都使用跳跃作为在周围环境中移动的方式。跳跃对这些动物来说非常有利,例如,可以让它们到达更高的树枝,迅速逃离捕食者或更快地长距离移动。

许多机器人专家一直在尝试开发能够复制在动物中观察到的跳跃运动风格的机器人,因为这些机器人可能在现实世界中具有有趣的应用。通过跳跃,机器人可以在复杂的地形上更快地移动,并进入它们可能无法到达的表面或环境。

近年来推出的跳跃机器人依赖于各种致动方法,从介电弹性体到液晶弹性体,。虽然其中一些机器人取得了有希望的结果,但大多数人发现它们在跳跃高度和速度方面都落后于高技能跳跃者的生物体。

中国浙江大学的研究人员最近开发了一种新型超快磁力驱动双稳态软跳绳,展示了先进的跳跃能力。这件毛衣出现在一篇论文中发表科学机器人,被发现可以实现不同的跳跃运动风格,比过去引入的同类机器人系统跳得更高、更快。

图片来源:唐道凡

软跳跃器,例如这些研究人员开发的系统,基于弹性和可变形材料,通常具有更大的抗冲击能力,防止机器人在跳跃时损坏。然而,许多现有的基于软材料的跳伞者被发现在响应刺激和从地面起飞的速度方面受到限制。

“我们报告了一种磁驱动、超快双稳态软跳伞,与之前的软跳伞相比,它表现出良好的跳跃能力(跳跃超过 108 倍身高,起飞速度超过 2 米/秒)和快速响应时间(小于 15 毫秒)。跳跃机器人”,唐道凡、张承前及其同事在论文中写道。“双稳态之间的突然转变形成一个可重复的循环,利用存储的弹性能量的超快释放。”

研究人员制作了尺寸各异的跳线原型,发现较小的跳线更容易受到空气阻力的影响;因此,他们无法像更大的跳跃者一样跳得那么高。尽管如此,无论体型大小,跳伞者的起飞速度仍然相似。

A magnetically driven ultrafast bistable soft jumping robot
双稳态软跳线示意图。图片来源:唐道凡

值得注意的是,该研究团队设计的跳线可以执行两种不同类型的运动,即跳跃和跳跃。研究人员在现实环境中进行了测试,以展示这些运动模式的优势。

唐、张和他们的同事写道:“这些模式是通过调整磁场的持续时间和强度来控制的,这赋予了双稳态软跳线强大的运动能力。”“此外,它还能够全向跳跃,高度和距离可调。为了展示其在复杂环境中的能力,建立了一条具有两栖地形的真实管道。”

研究人员通过简单的测试测试了他们的跳线任务包括跳过狭窄的管道、跳过 U 形管道以及从水下跳到水面以上。该任务旨在模拟机器人可用于清洁管道内水的场景。

在这个初始实验中,发现机械驱动跳线的性能非常好。未来,其底层设计可能会激发其他灵活机器人系统的开发,以适应广泛的现实世界应用。

更多信息:唐道凡等人,具有快速响应和高起飞速度的双稳态软跳伞,科学机器人(2024)。DOI:10.1126/scirobotics.adm8484。© 2024 Science X 网络

引文

磁力驱动软体机器人实现高速跳跃 (2024年9月16日)检索日期:2024 年 9 月 16 日来自 https://techxplore.com/news/2024-09-magnetally-driven-soft-robot-high.html

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