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变形装置可以使用可回收的外骨骼行走滚动航行和滑行数控加工

2022年07月20日

变形装置可以使用可回收的外骨骼行走，滚动，航行和滑行

从发芽翅膀的蝴蝶到切换贝壳的寄居蟹，许多动物都必须适应其外部特征才能生存。尽管人类不会经历这种变形，但我们经常尝试创建具有类似适应性的功能对象，包括我们的机器人。

尽管您可能会在“变形金刚”电影中看到过什么，但如今的机器人仍然相当不灵活中国机械网okmao.com。它们的每个部分通常具有固定的结构和单一的定义用途，这使它们难以执行各种动作。

麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室（CSAIL）的研究人员旨在通过一种具有超级英雄功能的新型变形机器人来改变这一现状：它可以通过不同的“装备”进行自我改造，从而使其能够执行不同的任务。

这个被称为“ Primer”的立方体形机器人可以通过磁铁进行控制，使其行走，滚动，航行和滑行。它通过佩戴不同的外骨骼来执行这些动作，外骨骼最初是被加热时折叠成特定形状的塑料薄片。Primer完成任务后，可以将自己浸入水中以溶解“骨骼”，从而溶解外骨骼。

CSAIL主任兼项目首席研究员Daniela Rus说：“如果我们希望机器人帮助我们做事，那么为每个任务配备不同的机器人并不是很有效。“通过这种以变形为灵感的方法，我们可以通过为单个机器人提供不同的'附件'以在不同情况下使用来扩展其功能。”

底漆的各种形式具有一系列优势。例如，“ Wheel-bot”的轮子使其移动速度是“ Walk-bot”的两倍。“船底机器人”可以漂浮在水上，其重量几乎是其两倍。“滑翔机器人”可以跨越更长的距离，这对于部署机器人或切换环境很有用。

Primer甚至可以一次穿多个衣服，例如一个俄罗斯嵌套娃娃。它可以添加一个外骨骼成为“ Walk-bot”，然后与另一个更大的外骨骼进行交互，从而使其可以携带物体并每秒移动两个身体长度。为了部署第二个外骨骼，“步行机器人”踩到了床单上，然后用四个自动折叠臂将机器人覆盖。

该研究的合著者之一的博士后李树光说：“想象一下未来的太空探索应用，在那里你可以将一个带有一堆外骨骼的机器人送到火星上。” “然后，机器人可以穿着不同的服装来执行不同的任务。”

该项目由前CSAIL博士后Rus和Shuhei Miyashita领导，他现在是约克大学Microrobotics Group的主任。他们的合著者包括Li和研究生Steven Guitron。有关这项工作的文章发表在9月27日的《科学机器人》杂志上。

机器人变形

Primer建立在Rus团队先前的几个项目的基础上，包括可自行组装成不同形状的磁性块和可从塑料片材精确定制的厘米级微型机器人。

尽管可以更改其形式或功能的机器人已经开发了更大的尺寸，但通常很难以较小的规模构建此类结构。

多伦多大学的微型机器人专家和机械工程学助理教授埃里克·迪勒（Eric Diller）表示：“这项工作代表了作者以前的工作，这是作者的一个进步，因为他们现在已经展示了可以创建五种不同功能的方案。”谁没有参与论文。“以前的工作最多只能在两个功能之间切换，例如'打开'或'关闭'形状。”

团队概述了机器人的许多潜在应用，这些机器人只需更换服装即可执行多种动作。例如，假设某些设备需要跨流移动。具有多个外骨骼的单个机器人可能会在溪流中航行，然后在另一侧携带物体。

麻省理工学院电气工程和计算机科学教授安德鲁和厄纳·维特比教授鲁斯说：“我们的方法表明，受折纸启发的制造使我们能够拥有通用，可访问和可重复使用的机器人组件。”

设计仅需数小时，外骨骼仅需加热几秒钟即可折叠成一定形状，这为快速制造机器人提供了一种新方法。

迪勒说：“我可以想象像这样的设备将在微型工厂中使用，其中预制的零件和工具将使单个微型机器人能够按需完成许多复杂的任务。”

下一步，该团队计划探索赋予机器人更大的功能范围，从开车穿越水流，挖沙子到伪装它们的颜色。Guitron描绘了一个未来的机器人社区，该社区将共享零件的开源设计，就像3-D打印爱好者在Thingiverse这样的网站上交换想法的方式一样。

“我可以想象有一天能够定制具有不同手臂和附件的机器人，” Rus说。“为什么只更新一部分机器人，为什么要更新整个机器人呢？”