仿生學啟發設計的柔軟的毛毛蟲機器人利用摺紙的力量移動身體
如果軟體機器人使用剛性致動器移動身體,那麼它就不是真正的軟體機器人了,不是嗎?不一定,一個以毛毛蟲為靈感的實驗性新型機器人利用柔軟、可折疊的摺紙片段來蠕動和轉向,從而解決了這個難題。該設備名為”Robotopillar”,由普林斯頓大學和北卡羅來納州立大學的工程師合作完成。
正如我們最近看到的其他蛇形機器人一樣,它(或它的後代)有朝一日可能會被用於搜索被困在災難現場廢墟下的倖存者,甚至可能用於探索其他星球的表面。
它的模組化機身由一排磁性連接的分段組成。必要時,這些部分可以相互分離,並作為一個協作”蜂群”四處移動。不過,在大多數應用中,它們還是會像毛毛蟲一樣連在一起。
每個圓柱形部件的PET(聚對苯二甲酸乙二酯)表皮都採用了克瑞斯林式摺紙圖案。簡而言之,這種摺紙圖案由多個對角摺痕組成,可使圓柱段向下扭轉成扁平圓盤狀,然後膨脹成圓柱狀。
每條折線上都有由液晶彈性體和聚醯亞胺組成的薄”控制條”,這兩種材料上都覆蓋著一條與電源相連的銀奈米線。向奈米線網路施加電流會使其發熱,進而加熱控制條。
液晶彈性體條對熱的反應是收縮,而聚醯亞胺條則同時膨脹。這種沿著折疊線的不對稱組合反應使膜段向下扭曲成圓盤狀。當電流關閉時,薄膜又會膨脹成圓柱體。以這種方式依序啟動所有區段,機器人就可以向前或向後移動。
也就是說,奈米線”加熱器”帶可以只在片段的一側啟動。這將導致該段僅在這一側收縮。如果以這種方式觸發了相鄰的幾個節段,Robotopillar 的身體就會向那個方向彎曲和移動。科學家目前正在努力提高機器人的速度並改進其轉向性能。
由普林斯頓大學博士後研究員趙拓領導的研究論文最近發表在《美國國家科學院院刊》(PNAS)上。
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