变色龙、蝾螈和许多蟾蜍利用储存的弹性能量,蓝冠测速地址将黏糊糊的舌头伸向身长1.5倍的昆虫,在十分之一秒内将它们捉住。
拉美西斯马丁内斯,普渡大学工业工程学院的助理教授和韦尔登生物医学工程学院的普渡大学的工程学院和其他普渡FlexiLab研究人员已经开发出一种新的完全软机器人和致动器能够重建bioinspired大功率使用弹性能量存储和高速运动。这些机器人是用类似橡皮筋的可拉伸聚合物制造的,内部的气动通道在加压时膨胀。
这些机器人的弹性能量是通过在制造过程中按照自然的原则将身体向一个或多个方向拉伸来储存的。与变色龙的舌击类似,一个预加应力的气动软机器人能够将自身长度扩大五倍,抓住一只活的苍蝇甲虫,并在120毫秒内将其取回。
马丁内斯说:“我们相信,如果我们能够制造出能够像变色龙那样高速做大振幅运动的机器人,那么许多自动化的任务就可以更准确、更快地完成。”“传统的机器人通常是用又硬又重的部件制造的,由于惯性,蓝冠在线登陆这些部件会减慢它们的运动速度。我们想要克服这个挑战。”
这项技术发表在10月25日的《先进功能材料》杂志上。这个捉虫机器人的视频:
许多鸟类,比如三趾啄木鸟,利用它们腿后受压肌腱中储存的弹性能量,实现了零功率栖息,这使得它们在睡觉时不会从栖木上掉下来。这些鸟类的解剖结构为我们提供了一个例子,让我们能够制造出零功率的机器人钳子,能够承受100倍于它们体重的重量,并能在高达116度的角度下倒立着栖息。
这些握持器柔软的手臂与被握持的物体相一致,最大限度地扩大了接触面积,增强了抓握能力,促进了高速抓握和零功率握持。以下是一段视频,展示了这些受鸟类启发的柔性机器人手爪如何在65毫秒内捕捉到一个以每秒10毫米速度移动的球:
有些植物还知道如何利用弹性能量,利用“陷阱机制”来实现高速运动。捕蝇草利用双稳态弯曲叶片中储存的弹性能量,在猎物探索其内部表面时迅速接近。
受捕蝇草的捕蝇机制的启发,普渡大学的研究小组研究了蜥蜴是如何捕捉昆虫的,他们发明了一种柔性的捕蝇机器人,在受到短暂的压力刺激后,它能在50毫秒内闭合。一个高速摄像机拍摄的视频显示了这个柔软的维纳斯捕蝇器的关闭:
马丁内斯说,与现有的软机器人系统相比,这些新型的预应力软机器人有几个显著的优势。首先,他们擅长抓住、抓住和高速操纵大量物体。他们可以利用储存在预应力弹性材料层中的弹性能量来支撑重量达到自身重量100倍的物体,而不需要消耗任何外部能量。
它们柔软的皮肤上很容易形成防滑的微刺,蓝冠测速地址这大大增加了它们的牵引力,使它们能够长时间倒挂着栖息,便于捕获活的猎物。
马丁内斯说:“我们设想这里提出的设计和制造策略将为新一代完全软式机器人铺平道路,这些机器人能够利用弹性能量来实现现有机器人无法达到的速度和运动。”