A magnetically driven ultrafast bistable soft jumping robot
該圖概述了擬議的雙穩態軟跳線及其製造。圖片來源:Tang 等人。(科學機器人,2024)。

許多動物物種,從昆蟲到兩棲動物和魚類,都使用跳躍作為在周圍環境中移動的方式。跳躍對這些動物來說非常有利,例如,可以讓它們到達更高的樹枝,迅速逃離捕食者或更快地長距離移動。

許多機器人專家一直在嘗試開發能夠複製在動物中觀察到的跳躍運動風格的機器人,因為這些機器人可能在現實世界中具有有趣的應用。透過跳躍,機器人可以在複雜的地形上更快地移動,並進入它們可能無法到達的表面或環境。

近年來推出的跳躍機器人依賴各種致動方法,從介電彈性體到液晶彈性體,。雖然其中一些機器人取得了有希望的結果,但大多數人發現它們在跳躍高度和速度方面都落後於高技能跳躍者的生物。

中國浙江大學的研究人員最近開發了一種新型超快磁力驅動雙穩態軟跳繩,展示了先進的跳躍能力。這件毛衣出現在一篇論文中發表科學機器人,被發現可以實現不同的跳躍運動風格,比過去引入的同類機器人系統跳得更高、更快。

圖片來源:唐道凡

軟跳躍器,例如這些研究人員開發的系統,基於彈性和可變形材料,通常具有更大的抗衝擊能力,防止機器人在跳躍時損壞。然而,許多現有的基於軟材料的跳傘者被發現在響應刺激和從地面起飛的速度方面受到限制。

「我們報告了一種磁驅動、超快雙穩態軟跳傘,與之前的軟跳傘相比,它表現出良好的跳躍能力(跳躍超過108 倍身高,起飛速度超過2 米/秒)和快速響應時間(小於15 毫秒)。“雙穩態之間的突然轉變形成一個可重複的循環,利用儲存的彈性能量的超快釋放。”

研究人員製作了尺寸各異的跳線原型,發現較小的跳線更容易受到空氣阻力的影響;因此,他們無法像更大的跳躍者一樣跳得那麼高。儘管如此,無論體型大小,跳傘者的起飛速度仍然相似。

A magnetically driven ultrafast bistable soft jumping robot
雙穩態軟跳線示意圖。圖片來源:唐道凡

值得注意的是,研究團隊設計的跳線可以執行兩種不同類型的運動,即跳躍和跳躍。研究人員在現實環境中進行了測試,以展示這些運動模式的優勢。

唐、張和他們的同事寫道:“這些模式是透過調整磁場的持續時間和強度來控制的,這賦予了雙穩態軟跳線強大的運動能力。”“此外,它還能夠全向跳躍,高度和距離可調。為了展示其在複雜環境中的能力,建立了一條具有兩棲地形的真實管道。”

研究人員透過簡單的測試測試了他們的跳線任務包括跳過狹窄的管道、跳過 U 形管道以及從水下跳到水面以上。該任務旨在模擬機器人可用於清潔管道內水的場景。

在這個初始實驗中,發現機械驅動跳線的表現非常好。未來,其底層設計可能會激發其他靈活機器人系統的開發,以適應廣泛的現實世界應用。

更多資訊:唐道凡等人,具有快速反應和高起飛速度的雙穩態軟跳傘,科學機器人(2024)。DOI:10.1126/scirobotics.adm8484。© 2024 Science X 網絡

引文

磁力驅動軟體機器人實現高速跳躍 (2024年9月16日)檢索日期:2024 年 9 月 16 日來自 https://techxplore.com/news/2024-09-magnetally-driven-soft-robot-high.html

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