蚯蚓啟發的機器人可通過做波浪運動來移動
蚯蚓在土壤中移動不僅僅是通過蠕動,而是通過在它們的身體中發出蠕動的波浪。一種新的生物啟發機器人採用了同樣的策略,有朝一日可用於地下勘探,甚至搜索和救援任務。
蚯蚓的身體是由被稱為分節的各個充滿液體的部分組成的,每個部分都有一個環繞它的圓形肌肉。還有沿蚯蚓身體長度方向運行的縱向肌肉。
當相鄰元氣層的圓肌收縮時,它們會使蠕蟲的那一部分變得更長、更纖細。然而,當一個區域的縱向肌肉收縮時,它們會使蠕蟲的那一部分變得更短、更胖。
因此,利用這兩種類型的收縮的連續序列,蠕蟲基本上能夠從它的鼻子到尾巴發出”肥胖的波”。這些波浪連同被稱為剛毛的抓土剛毛,使這種常見的動物能夠在土壤中穿行。
在Barbara Mazzolai教授的領導下,意大利技術研究所(Istituto Italiano di Tecnologia)的一個科學家團隊開始在一個機器人中重現這一機制。
機器人在顆粒狀介質中展示了它的掘進能力
由此產生的45厘米(17.7英寸)長的裝置由五個相連的”蠕動軟執行裝置”(PSA)組成。每一個都由一個內部的波紋管(有點像微型烘乾機的通風管),一個外部的軟性彈性體皮膚,以及密封在兩者之間的粘性液體組成。
當空氣被泵入時,波紋管會變長,拉伸皮膚並允許液體鋪成薄層–換句話說,PSA變得又長又瘦。然而,當空氣被抽出時,風箱縮短,壓縮的液體將皮膚向外推……因此PSA變得又短又胖。
通過連續激活PSA的順序,加上一些替代剛毛的小型外部摩擦墊的幫助,機器人得以在平坦的表面上、通過管道和顆粒狀介質中前進。
該機器人目前能夠以每秒1.35毫米的速度移動,意大利技術研究院。
Mazzolai及其同事現在正致力於進一步開發這項技術。關於他們研究的論文最近發表在《科學報告》雜誌上。
這不是我們看到的第一個機器人蚯蚓,麻省理工學院和康奈爾大學的團隊已經創造了其他例子,但原理不同。