工程師們創造了一種由四腳爬行生物啟發的機器人
工程師們創造了一種四腳生物啟發機器人,它的攀爬能力獨一無二。它利用一種獨特的機制攀附在粗糙的垂直表面上,這種機制非常有效,同時也相對簡單。雖然一些實驗機器人利用基於吸力的抓取系統來攀爬光滑的表面,但這種技術在岩石等粗糙表面上無法發揮作用,因為在這些表面上無法形成密封。
一種替代方法是使用所謂的微型棘爪。這些夾具包含一系列鋒利的小鉤子,可以鉤住被攀爬表面的小角落和縫隙。當抓取器被抬起,進行下一步攀爬時,鉤子就會從表面鬆開。
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有些微型棘爪是被動的,依靠機器人懸掛身體的重量來保持抓地力。這種類型在相對平坦的牆壁上可以正常工作,但在懸崖峭壁等較不規則的表面上就比較吃力,需要採取更多的攀爬策略。
主動式微棘抓取器透過安裝電動致動器,將一圈鉤子有目的地沉入表面,從而繞過了這一限制,保持了在任何方向上都能起作用的電動抓取。不過,這種裝置往往比較笨重、耗能、機械結構複雜,而且攀爬速度相當慢。
這就是四足機器人LORIS 的用武之地。
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LORIS 是與美國國家航空暨太空總署(NASA)合作開發的,旨在探索其他行星
該裝置以一種攀爬有袋類動物命名,同時也取自”不規則斜坡輕型觀測機器人”的字樣,由保羅-納丹、斯賓塞-巴克斯、亞倫-M-約翰遜和卡內基美隆大學機器人力學實驗室的同事們共同創作。
機器人四條腿的末端都有一個伸展的微型棘爪,棘爪上有兩組棘刺,彼此成直角排列。抓手透過一個被動腕關節與腿相連。這基本上意味著,無論腿部在做什麼,抓手都會隨之擺動。
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羅麗絲的每根微型螺旋管都由一個封裝在3D 列印塑膠體內的鉤組成
機器人利用板載深度感應相機和微處理器,有策略地推進雙腿,當一條腿上的抓手抓住攀爬表面時,對側腿上的抓手–在身體的另一側,在身體的另一端–也會這樣做。
只要這兩條對角相對的腿保持抓手向內的張力,抓手就會牢牢地固定在表面。同時,機器人的另外兩條相對的腿就可以自由地向上邁出下一步。這是一種受昆蟲啟發的攀爬策略,被稱為定向向內抓取(DIG)。
根據研究人員介紹,LORIS 結合了被動式微螺紋抓手的輕盈、快速、節能和簡易性,以及主動式抓手的穩固抓取和適應性。此外,該機器人還具有製造簡單、成本低廉的特性。
您可以在下面的影片中看到LORIS 的工作情況。有關這項研究的論文最近在國際機器人與自動化大會上發表。