基于折紙結(jié)構(gòu)和磁性致動(dòng)器的蠕蟲式機(jī)器人
發(fā)布時(shí)間：2023-05-30 05:05:10 文章來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng)
仿生機(jī)器人，模擬特定生物系統(tǒng)的外觀，運(yùn)動(dòng)和/或功能的機(jī)器人系統(tǒng)，可以幫助更有效，更可靠地解決現(xiàn)實(shí)世界


(資料圖)

仿生機(jī)器人，模擬特定生物系統(tǒng)的外觀，運(yùn)動(dòng)和/或功能的機(jī)器人系統(tǒng)，可以幫助更有效，更可靠地解決現(xiàn)實(shí)世界的問(wèn)題。在過(guò)去的二十年里，機(jī)器人專家引入了越來(lái)越多的機(jī)器人，其中一些從果蠅、蠕蟲和其他小生物體中汲取靈感。

中國(guó)石油大學(xué)(華東)的研究人員最近開發(fā)了一種以蠕蟲為靈感的機(jī)器人，其身體結(jié)構(gòu)基于東方折紙藝術(shù)。這個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)在Bioinspiration&Biomimetics中介紹，基于響應(yīng)磁力的致動(dòng)器，壓縮和彎曲其身體以復(fù)制蠕蟲的運(yùn)動(dòng)。

“軟機(jī)器人是一個(gè)很有前途的領(lǐng)域，我們的研究小組一直在關(guān)注，”開發(fā)機(jī)器人的研究人員之一劉健林告訴Tech Xplore?！霸诨仡櫾擃I(lǐng)域現(xiàn)有的研究文獻(xiàn)時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)仿生機(jī)器人，如蠕蟲啟發(fā)的機(jī)器人，是一個(gè)值得探索的話題。因此，我們著手根據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)制造一種類似蠕蟲的折紙機(jī)器人。在設(shè)計(jì)和審查了幾種不同的結(jié)構(gòu)后，我們選擇專注于機(jī)器人的特定編織圖案。

由劉和他的同事創(chuàng)造的蠕蟲啟發(fā)的機(jī)器人由一個(gè)基于折紙的骨干，體內(nèi)的24個(gè)磁性片和身體外部的兩個(gè)釹鐵硼磁鐵組成。機(jī)器人的骨干是按照紙編織折紙圖案創(chuàng)建的。

當(dāng)暴露在磁力下時(shí)，機(jī)器人的身體會(huì)變形和壓縮，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)模式類似于蚯蚓和其他爬行的蠕蟲狀生物。由于它主要基于紙張和磁鐵，因此該系統(tǒng)成本低，易于制造且重量非常輕。

“本文提出的折紙結(jié)構(gòu)再現(xiàn)了蠕蟲和其他類似蠕蟲的生物的外觀和結(jié)構(gòu)，”劉解釋說(shuō)。“近年來(lái)推出的幾種機(jī)器人基于磁致動(dòng)，這些機(jī)器人對(duì)于不同的應(yīng)用很有價(jià)值，例如清潔管道和其他受限環(huán)境。我們的工作可以極大地豐富折紙機(jī)器人領(lǐng)域，并激發(fā)新的先進(jìn)設(shè)備的發(fā)展。

在最初的模擬中，研究人員使用他們的機(jī)器人產(chǎn)生三種不同類型的運(yùn)動(dòng)，他們稱之為尺蠖，歐米茄和混合運(yùn)動(dòng)。這些不同的運(yùn)動(dòng)方式可以讓更高級(jí)的機(jī)器人有效地處理不同類型的任務(wù)，例如避開障礙物、攀爬墻壁、在管道內(nèi)爬行或運(yùn)送小包裹。

未來(lái)，劉和他的同事們計(jì)劃進(jìn)一步改進(jìn)他們的機(jī)器人設(shè)計(jì)，并創(chuàng)造更先進(jìn)的仿生機(jī)器人系統(tǒng)。此外，他們希望他們的工作能夠激勵(lì)其他研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造類似的蠕蟲啟發(fā)機(jī)器人，以幫助更有效地解決廣泛的現(xiàn)實(shí)世界問(wèn)題。

“基于仿生蠕蟲的折紙機(jī)器人的開發(fā)是一個(gè)很有前途的研究課題，我計(jì)劃在未來(lái)的工作中進(jìn)一步探索它，”劉補(bǔ)充說(shuō)。“例如，我想設(shè)計(jì)更多的折紙?jiān)蜋C(jī)器人，其功能特別受到蚯蚓或其他蠕蟲的啟發(fā)，這對(duì)于特定應(yīng)用可能是有價(jià)值的。最后，關(guān)注其他驅(qū)動(dòng)方法也可能豐富我們的研究。

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