新款软体人工智能机器人可快速移动并不怕踩踏 | 智能技术

发布日期:2019-08-16 10:00
由中国清华大学和加州大学伯克利分校的研究人员开发的人工智能小机器人看起来像一张弯曲的纸条,但它能够以每秒20个体长的速度移动并且能够被踩踏而不损坏。



由于一些原因,软机器人越来越受欢迎。而且由于其简单性和低成本,它们通常能够非常出色地运行,利用其设计和构造固有的独特功能来移动自身并与其环境进行交互。软机器人如此吸引人的另一个重要原因是它们是耐用的。没有刚性部件的限制,他们可以承受任何机器人畏缩的滥用。 

在最新一期的“ 科学机器人 ” 杂志上,来自中国清华大学和加州大学伯克利分校的一组研究人员展示了一种新型软机器人,它比我们以前见过的任何东西都具有更高的性能和更强大的性能。看似简单的机器人看起来像一个弯曲的纸条,但它能够以每秒20个身体长度移动,并且能够被穿着网球鞋的人踩踏。拿那个,蟑螂。

这个原型机器人只有3厘米乘1.5厘米。需要用扫描电子显微镜才能真正看到机器人是由什么制成的 - 一个热塑层夹在钯金电极之间,用粘合剂硅胶粘合到底部的结构塑料上。当交流电压(低至8伏但通常约为60伏)穿过电极时,热塑性塑料伸展和收缩,导致机器人向后弯曲并且小“脚”进行洗牌。完整的步进周期仅需50毫秒,产生200赫兹的步态。从技术上讲,机器人“运行”,因为它确实有一个短暂的空中阶段。


来自高速摄像机的照片显示机器人的步态(A到D),因为它收缩并扩展其身体

为了使机器人的最高速度达到每秒20个身体长度,请查看这个以下图表,其中显示了其他动物相对于某些动物和机器人的相对运行速度与体重的比较。



该图表显示了一些哺乳动物(紫色区域),节肢动物(橙色区域)和软机器人(蓝色区域)与体重的相对运行速度。对于哺乳动物和节肢动物,相对速度显示出相对于体重的强烈的负定标法:随着体重减小,速度增加。然而,对于软机器人而言,这种关系似乎正好相反:随着体重的减少,速度会降低。对于由清华大学和加州大学伯克利分校(红星)的研究人员创建的小型软机器人,缩放定律类似于活体动物:随着体重的减少,达到了更高的速度。

如果你想知道,就像我们一样,那个数字39就在那张图表上(左上角),这是1916年在加利福尼亚州的一块岩石下发现的一种微小的螨虫。螨虫的大小不到1毫米,但它可以以每小时0.8公里的速度运行,即每秒322个身体长度,使它成为地球上相对于大小最快的陆地动物(至少两倍)。如果人类相对于我们的体型跑得那么快,我们将以每小时超过2,000公里的速度行驶。这并不是巧合,图表左上角的几乎所有东西都是昆虫速度,随着质量的减小而有利,因为执行器具有相应更大的影响。 

图表中具有令人印象深刻的速度与质量比的其他值得注意的机器人是27号,这是来自UMD的这种磁力驱动的四足机器人,以及86号,加州大学伯克利分校的X2-VelociRoACH。 

无论如何,回到这个机器人,其他一些很酷的事情包括:
  • 你可以踩它,用自己的体重约100万倍的负荷压扁它,并且它会继续爬行,虽然只有一半的速度。
  • 即使攀爬15度的坡度,它仍然能够以每秒1个体长的速度移动。
  • 它的有效载荷是自身重量的六倍。 



研究人员还将两条腿而不是一条腿的原型组合在一起,通过在空中花费更多时间,可以证明可能更快的步态。他们建议像这样的机器人可以用于环境探索、结构检查、信息侦察和救灾。此款机器人的速度和坚固性在很大程度上是其他软机器人无法比拟的。由于驱动机器人所需的电压相对较低,因此可以采用不受限制的版本,如果他们也可以放置一些花生大小的传感器,实际应用可能很快就会出现。