哈佛最怪异的机器人之一 | 智能技术

发布日期:2019-11-27 10:00


照片:哈佛大学怀斯研究所(Wyss Institute)

UrchinBot的身体有五个灵活的管脚(绿色结构)和十个刚性可移动的脊柱。这些附件是由人工智能机器人体内的软致动器驱动的,以允许它在特定的方向上拉动自己或旋转自己。

在海洋中可以发现的一系列奇怪的东西中,海胆可能在中间的某个地方。它们是刚性和柔性的有趣组合,壳上覆盖着坚硬的可移动的脊椎,以及柔软的管状附件,它们的工作方式就像腿和粘脚的组合。海胆的移动策略利用了这两个附件,虽然它们可能不是很快,但它们可以让自己进入各种潜在有用的角落和缝隙,这似乎是一种在机器人中很有价值的能力。

在本周的IROS 2019年会议上,来自哈佛的机器人专家展示了一种受生物启发的机器人,该机器人“融合了海胆特有的解剖学特征”,由气动或液压驱动,无需系绳操作。它可能是基于真实的动物,但即便如此,UrchinBot绝对是我们见过的最怪异的机器人之一。

事实证明,成年海胆是一种复杂的动物,制作其中一种的机器人版本要求有点高。幼年海胆在一个简单得多的身体中融合了相同的基本特征,虽然它们的大小只有0.5毫米,但放大的版本(身体直径230毫米)更可行。

事实证明,成年海胆是一种复杂的动物,制作其中一种的机器人版本要求有点高。幼年海胆在一个简单得多的身体中融合了相同的基本特征,虽然它们的大小只有0.5毫米,但放大的版本(身体直径230毫米)更可行。

UrchinBot的脊椎(真正的动物用来保护、移动和堵塞自己到缝隙中)反映了你在幼年海胆上看到的两种不同的脊椎。没有人确切地知道为什么婴儿的脊柱比成人的更华丽,但是UrchinBot也复制了这个细节。每个脊椎都通过球关节连接到身体,关节周围三个气动圆顶组成的三角形可以膨胀以将脊椎推向不同的方向。所有的圆顶都是在机器人内部相互连接的,这意味着脊柱不能单独驱动,而且只要脊柱移动,你就会得到令人满意的对称旋转运动。当它们靠在UrchinBot所在的表面上旋转时,机器人慢慢地朝相反的方向转动。

管脚有点复杂,因为真正的海胆分泌粘性物质,它们用来将自己粘在表面上,然后分泌一种酶,当它们想要移动时,它会溶解胶水。UrchinBot使用的是可伸缩和可伸缩的脚趾磁铁,只要机器人在铁质表面上移动,这种磁铁就能完美地工作。当管脚充气时,它们向外移动并向下倾斜,在足够的压力下,脚趾磁铁弹出并粘住。然后UrchinBot倒转其液压装置,将管脚吸回,将自身拉向粘着点,并使磁铁在到达那里后再次弹出。

UrchinBot身体的其余部分被泵、阀门和电子设备占据,这使得它可以在陆地和水下完全不受束缚地操作。它的作用如下:

事实证明,UrchinBot的脊椎展示了一系列类似于真正的海胆的运动范围,这是整洁的。管脚可以达到6:1的伸长率,这相当接近少年海胆的10:1比率,但远低于成年海胆,后者可以将管脚伸展到50:1的比率。UrchinBot没有真正的机器人快,这是大多数受生物启发的机器人所期望的。最高速度为6 mm/s,或每秒0.027身长,比少年顽童(可以达到每秒10身长的速度)慢得多,但速度只有成人顽童的一半。

UrchinBot可能不是水下最快的机器人,但研究人员表示,它可能对水下清洁和检查应用有用,特别是在对更传统的机器人来说,严重污垢将是一个挑战的情况下。UrchinBot升级的首要任务是用尽可能多的额外执行器来填充它,目标是使脊椎单独驱动,并给管脚额外的自由度。虽然UrchinBot可能找不到近期的应用,但它可以作为一个试验台,帮助研究人员识别物理特征和控制技术,这些特征和控制技术可能会导致新型更多功能、更有效的水下机器人。

本周,哈佛大学Wyss研究所的Thibaut Paschal、Michael A.Bell、Jakob Sperry、Satchel Sieniewicz、Robert J.Wood和James C.Weaver在澳门举行的IROS 2019年会议上展示了“设计、制造和表征未受束缚的两栖海胆启发的机器人”。