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人类的许多器官无需大脑控制就能完成一系列复杂动作,例如皮肤,它不仅能感知外界压力,还具备吸收、排放物质以及自我再生修复的能力。
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然而,传统机器人若想实现类似的复杂行为,就必须在机身安装大量的传感器、执行器和控制系统。
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近日,科学家研发了一种通过气压驱动完成任务的小型模块化组件,单个组件就能兼具传感器、执行器和控制系统的功能,也能单独实现其中某一项功能。
将这些组件安装到软体机器人身上,机器人便化身为充气式“跳跳蛙”机器人,能够在桌面上安全地蹦蹦跳跳。
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该组件主要由阀体、硅胶套筒、3D打印管和气动执行器(气囊)构成。这些模块化单元如同“空气电路”,能像电子电路中的电流一样传递空气压力。当压缩空气输入气囊时,气囊会膨胀并产生推力,促使嵌套在硅胶套筒内的3D打印管发生旋转。与此同时,套管会随充气过程发生弯曲,从而阻断气流的流通。之后,打开出口处的泄漏孔,气体便会缓慢流回气囊或者排到大气中,套管也随之恢复原有形状,当压力下降到一定值后,气囊便再次开始充气。
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在这样持续的自主充放气循环过程中,组件会产生机械振荡,将这些组件作为机器人的腿,就能带动机器人跳跃或爬行。
“跳跳蛙”机器人的“核心力量”非常强,刚开始跳得东倒西歪时,它会自动调整不同腿的用力,直到肢体协调同步。
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机器人身体上的组件还能充当传感器,直接接触桌面。当机器人跳到桌子边缘失去支撑力时,传感器会立刻把信号传递给阀门,阀门就会切断给腿的气体供应,机器人便泄了气停止运动,避免坠落。
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一个小小的组件就整合了传感器、执行器和控制系统的功能,极大简化了机器人的设计和复杂程度,为创建更复杂、自主的软体机器人开辟了新的途径。
未来该技术有望应用于微创手术或体内药物递送、狭小空间探测、精密物品搬运等场景。
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责任编辑 | 段雯娟 赵青云
运营编辑 | 赵青云
质量审核 | 李雅欣 原飞燕
图片来源 |《知识就是力量》杂志,原文《空气驱动的“跳跳蛙”机器人》,脚本/田蓉(中南大学),绘图/黄金,原文有删改,原创作品转载请注明来源。
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