研究人员设计了第一个像植物一样移动的软机器人

研究人员报告说,能够卷曲和攀爬的新型软机器人可以激发能够主动改变形状的可穿戴设备的发展。类似卷须的机器人是由意大利语Istituto(IIT)组成的团队的创意,由Barbara Mazzolai领导并使用与植物相同的水运系统来移动。

研究人员报告说,能够卷曲和攀爬的新型软机器人可以激发能够主动改变形状的可穿戴设备的发展。类似卷须的机器人是由意大利语Istituto(IIT)组成的团队的创意,由Barbara Mazzolai领导并使用与植物相同的水运系统来移动。

Mazzolai拥有与植物类机器人合作的广泛专业知识。她协调欧盟资助的项目“Plantoid” – 旨在创建第一个可行的植物启发机器人 – 并拥有生物学博士学位。在微系统工程中。她的团队成员包括拥有博士学位的航空航天工程师Edoardo Sinibaldi。在应用数学方面,和Indrek Must,一位拥有博士学位的材料技术专家。在工程和技术方面。

他们直接从植物在自然中移动的方式中获得灵感。研究小组解释说,植物运动主要与生长有关,并且它们不断使形态适应环境。他们补充说,大多数这种运动与根和植物的其他未暴露区域有关,但即使暴露在空气中的器官(如食肉植物的叶子或攀缘植物的卷须)也能够进行运动以促进生物体的生长。

这种运动得到植物细胞,组织和器官内部水分运输机制的支持 – 团队将这些机制复制到人工卷须中。这种进行运动的方式建立在渗透的水力学原理之上,其基于植物细胞内液体(胞质溶胶)中小颗粒的存在。

团队从一个数学模型开始,帮助他们测量一个软机器人 – 一个使用上述机制移动的机器人 – 应该是多大。需要此步骤以避免繁琐的机器人。凭借他们理想的尺寸,团队将他们的机器人塑造成一个小卷须。

该机器人由填充有富含离子的液体(带电粒子)的柔性PET管构成。1.3伏电池为整个装置提供动力。当电流流过液体时,离子被吸引并固定在卷须底部的柔性电极上。这种运动引起液体的大范围运动,从而为整个机器人的运动提供动力。它不是很快,但机械卷须可以执行完全可逆的运动,就像在真实植物中看到的那样。要重置其运动,团队只需断开电池即可。

这项研究首次证明渗透可以用来为机器人中的可逆运动提供动力(它不是第一个植物机器人,也不是第一个可以移动的类似植物的机器人)。使用普通材料(市售电池,一些PET塑料和普通织物)成功完成此操作后,表明该技术可以轻松,安全地适应与生物和物体的相互作用。该团队设想的一些应用范围从可穿戴技术到用于探索的灵活机器人手臂。

Mazzolai和她的研究团队希望将来继续模仿植物运动以供机器人使用。他们目前正在参与协调“GrowBot”,这是一个由欧洲委员会根据FET主动计划资助的项目。GrowBot的目标是开发一种能够管理自身生长和适应周围环境的机器人,能够识别它附着的表面或锚定它的支撑 – 就像攀爬植物一样。

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