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毛绒玩具也能行走?穿上“机器人外套”就可以

可以挽救处于危险环境中的生命。

谁说毛绒玩具只能躺在床上?耶鲁大学的研究者们开发了一款机器皮肤,只要将外套裹在物品上,这些静止的小东西就会缓慢向前移动和抓握。该研究发表在 9 月的《科学机器人》 (Science Robotics 杂志的网络版中。 

这套皮肤由弹性材料制成,弹性板上装有由 Rebecca Kramer-Bottiglio 实验室开发的传感器和执行器,可以被固定在可变形的物体表面,比如毛绒玩具、泡沫制品等,从而带着这些柔软的物品感知周围环境、移动和进行简单的抓取动作。

研究人员将机器皮肤裹在毛绒玩具马的腿上,将其变成一个移动的机器人。图片来自NBC news

根据物品不同的属性和人们多样的需求,这种临时打造的机器人还可以执行各种不同的任务,如果想要进行更细致、更复杂的操作,也能够通过叠加机器皮肤来实现目标。

Rebecca Kramer-Bottiglio 是耶鲁大学的机械工程和材料科学助理教授,也是该项研究的领头人,她介绍说, “将皮肤分层,就可以将每层皮肤进行组合,从而实现不同类型的运动。例如在压缩某个物体的同时也能使它弯曲 。” 

包裹着机器皮肤的泡沫进行蠕动。图片来自 Elecfans

在结构化的环境中,传统机器人完成特定任务时表现优异,这得益于它的特定性和专业性。而一旦环境特殊,传统机器人就容易因缺乏与自然界的互动,而不具备多功能性和适应性。为了弥补这方面的不足,研究者们就开发出这款机器皮肤,可以包裹任意软体,用以创造不同功能、不同步态的多个可控软机器人,从而适应不同环境的需求。

“这个项目的灵感来源于几年前 NASA 的呼吁,鼓励人们开发软机器人系统。这项技术就是与 NASA 合作设计的,其多功能性可以使宇航员用相同材料来完成一系列不同的任务。比如一块包裹在泡沫塑料上用来制作机械手臂的皮肤,可以摘下来再用以制作能翻滚的‘火星漫游者’机器人。” Rebecca Kramer-Bottiglio 说,有了机器皮肤,从气球到皱巴巴的纸团,任何东西都有潜力被制成机器人发挥作用。 

这项技术既能用于制作纠正不良姿势的衬衫式可穿戴设备,又可在更为严肃场合,比如救灾。

根据 Rebecca Kramer-Bottiglio 的说法,在飞往灾区等危险环境的途中,这类机器人可被临时制作而成。“设计师可以用机器皮肤包裹任何可用的变形材料,从而快速打造机器人。把摄像头安装在上面,就可派遣机器人去探索狭小或危险的空间,在不同物体上,机器皮肤可实现包裹、移除或连接 。”

为了支持她继续开展此类研究,美国国家科学基金会为她提供了高达 200 万美元的资助,这项技术将作为该基金会“研究和创新的新前沿”项目的一部分。

Rebecca Kramer-Bottiglio 和她的同事们计划在不同的材料上继续测试皮肤,而不只是泡沫和毛绒玩具,还可以包括可变形为不同形状的粘土等。实验室还计划简化设备,并尝试借助 3D 打印组件来制作机器人皮肤。


题图来自Pixabay 

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