如果你曾经玩过的爪游戏街机,你知道有多难抓住和使用机器人触手抓住对象。想象更多的游戏会非常伤脑筋的,而不是毛绒填充玩具,你正试图抓住一块脆弱的濒临灭绝的珊瑚或从沉船无价的构件。
今天大多数机器人触手依靠嵌入式传感器、复杂的反馈循环,或先进的机器学习算法,结合运营商的技能,掌握脆弱或形状不规则的对象。但研究人员哈佛大学约翰·a·保尔森工程和应用科学学院(海洋)展示了一种更简单的方法。
灵感来自大自然,他们设计了一种新型的软,机器人抓手,使用薄触手缠绕的集合和诱捕对象,类似于水母收集了猎物。孤独,个人的触角,或细丝,软弱。但在一起,细丝的集合可以把握和安全地举行沉重和奇怪形状的对象。爪依赖于简单的通胀环绕对象和不需要传感、计划、或反馈控制。
这项研究发表在美国国家科学院院刊》上(PNAS)。
“有了这个研究,我们想重新定义如何与对象交互,”凯特林贝克尔说,前海研究生和博士后研究员和该论文的第一作者。“利用自然合规软机器人和增强它与一个兼容的结构,我们设计了一个爪,大于各部分的总和,把握战略能够适应各种复杂的对象以最小的计划和看法。”
贝克尔是目前机械工程在麻省理工学院的助理教授。
爪的力量和适应性来自缠绕本身的能力与对象是试图理解。一英尺长的细丝是中空的,橡皮管。管的一侧比另一个更厚的橡胶,所以当管加压,卷发像辫子或者喜欢直头发在雨天。
卷结相互缠绕和对象,相互纠缠的强度有所增加。而集体举行强,每个联系人是单独弱甚至不会伤害最脆弱的对象。释放对象,丝只是减压。
研究人员使用模拟和实验测试夹具的功效,拿起一个范围的对象,包括各种室内植物和玩具。爪可以用于实际应用掌握软水果和蔬菜农业生产和分配,精致的组织在医疗环境中,甚至在仓库形状不规则的物体,如玻璃器皿。
这种新方法把握相结合l·马哈教授的研究纠缠态的细丝的拓扑结构与罗伯特·伍德教授的研究软机器人触手。
“纠缠使每个高度兼容的灯丝与目标对象符合本地导致一个安全但温柔的拓扑细节的把握是相对独立的本质联系,”马哈说,英格兰洛拉de Valpine教授在海洋应用数学,物理,有机和进化生物学等,在FAS和共同通讯作者论文的。
“这新方法机器人抓住补充现有解决方案取代简单,传统需要复杂控制策略非常兼容的触手,和形态复杂的细丝可以用非常简单的操作控制,”伍德说,哈利刘易斯和Marlyn麦格拉思工程和应用科学学院教授和共同通讯作者的论文。”这种方法扩大范围的可能与机器人触手捡。”
参考:查尔斯贝克尔K, Teeple C, N, et al .活跃的纠缠使随机拓扑把握。Proc。国家的。学会科学。2022;119年(42):e2209819119。doi:10.1073 / pnas.2209819119
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