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解密模仿水蛭的柔软机器人面世

长期以来,机器人研发人员一直在为新型推进装置寻找受生物启发的设计。丰桥理工大学机械工程系副教授Tomoaki Mashimo博士的研究团队,以及剑桥大学工程系机器人专业的准教授Fumiya Iida博士,已成功开发出一种可以在垂直的墙面上爬行的水蛭型机器人“LEeCH”。
 
LEeCH是一个灵感来源于水蛭亚类动物的纵向伸展机器人。它有一个灵活的身体,由用于淋浴软管的材料和两个吸盘组成。这个机器人能够像水蛭一样,不受任何约束地拉长和弯曲自己的身体。
 
由于机器人灵活的身体结构和吸盘,它成功地爬上了一堵垂直的墙,甚至爬到了墙的另一边。这项研究于2019年3月27日发表在美国科学杂志《软机器人》上。
 
爬墙机器人有广泛的潜在应用,包括建筑检查和维护,以及在灾难现场进行搜索和救援任务。爬垂直的墙是很容易,然而,在现实生活中,机器人可能需要绕过墙上的障碍物,如台阶和过渡到不同方向的墙壁。
 
最难的任务就是到达墙的另一边,一个能够爬到墙壁顶端的机器人如果要爬过墙顶到达另一边的话,将会面临极大的困难。
 
该团队开发了一款灵感来自于陆地水蛭的机器人,水蛭是自然界中的优秀攀登者,陆地水蛭通常生活在森林或山区,通过利用柔软的可伸缩身体以及身体两端的两个吸盘,它可以在复杂的地形和墙壁上移动。此外,它们的身体又轻又软,从高处掉下来不会受到很大的伤害。
 
利用淋浴软管的管状结构来模仿水蛭的优点(即重量轻、灵活、可伸缩),研究小组设计了一种新的运动机制。
 
这些灵活的管采用广泛应用于普通家庭的s型螺旋金属管,金属管表面的螺旋槽上装有齿轮,这些柔性金属管会通过旋转进行前后移动。水蛭机器人的身体由三个并联的软管组成,通过齿轮控制每个柔性金属管管的长度,机器人的身体可以弯曲或伸长。
 
水蛭机器人成功在垂直墙壁上实现了的向上和向下攀爬以及水平移动,通过结合这两种移动方式,机器人能够在二维墙壁面上自由移动。机器人灵活的大幅度变形身体使其能够从垂直墙的一侧移动到另一侧。这是世界上第一个能够在墙壁上自由移动的柔软机器人。
 
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