机器人从柔软过渡到刚性

现在，来自哈佛大学Wyss生物启发工程研究所和哈佛大学John A. Paulson工程与应用科学学院(SEAS)的研究人员展示了多层结构如何让机器人模仿章鱼的运动学，创造和根据命令消除关节。该结构还可以允许机器人快速改变其刚度，阻尼和动态。

该研究发表在高级功能材料和IEEE机器人和自动化快报两篇论文中。

“这项研究有助于弥合软机器人与传统刚性机器人之间的差距，”SEAS研究生和研究生的第一作者Yashraj Narang说。“我们相信这类技术可能会培育出新一代的机器和结构，不能简单地归类为软或刚性。”

当施加真空时，柔性材料层变硬并且可以保持任意形状，并且可以模制成其他形式。图片来源：Yashraj Narang / Harvard SEAS

该结构非常简单，由多层柔性材料组成，包裹在塑料外壳中并连接到真空源。当真空关闭时，结构表现完全如您所料，弯曲，扭曲和翻转而不保持形状。但是当施加真空时，它变得僵硬并且可以保持任意形状，并且可以模制成其他形式。

这种转变是称为层流干扰的现象的结果，其中施加压力产生强烈耦合一组柔性材料的摩擦。

“压力产生的摩擦力就像胶水一样，”Narang说。“我们可以通过改变层数，调整施加到它上面的压力，以及调整多层图层之间的间距来控制结构的刚度，阻尼，运动学和动力学。”

研究团队包括Wyss副教授，Robert Howe，博士，雅培和詹姆斯劳伦斯SEAS工程教授; Joost Vlassak博士，SEAS的Abbott和James Lawrence材料工程教授; SEAS研究生Alperen Degirmenci对层流干扰的机械行为进行了广泛的模拟，以更好地控制其能力。

接下来，他们使用这些结构构建了现实世界的设备，包括一个双指夹子，没有真空，可以环绕并固定在大型物体上，并且在真空的情况下，可以捏住并固定在大小相当的小物体上。大理石。

研究人员还通过将结构作为起落架安装在无人机上，展示了该结构作为减震器的能力。该团队调整了结构的刚度和阻尼，以吸收着陆的影响。

该结构是一种概念验证，未来可能有许多应用，从手术机器人到可穿戴设备和柔性扬声器。

“我们的工作已经解释了层流干扰的现象，并展示了它如何为机器人提供高度通用的机械性能，”Howe说，他是该论文的高级作者。“我们相信这项技术最终将导致机器人能够在可以安全地与人类进行交互的软连续设备之间改变状态，以及能够满足工业自动化需求的刚性分立设备。”