穿上这层“皮肤”可以让任何物体变成机器人

穿上这层“皮肤”可以让任何物体变成机器人

当你想到机器人时,通常会想到一个可以操纵周围世界的 3D 生物。但耶鲁大学的研究人员采取了不同的策略,他们背离自然,设计出可以包裹现有物体并从外部操纵它们的“机器人皮肤”。这是一个超凡脱俗的解决方案,旨在帮助解决太空时代的问题,尽管它的发明者希望它也能在地球上得到应用。

“这是一个扁平的机器人,里面嵌入了人造肌肉,还有传感器来检测这些肌肉的收缩程度,”研究作者乔兰·布斯说。“我们可以控制它所包裹的东西。”

任何柔软的物体都可能变成一个被皮肤包裹的机器人:一根泡沫管、一个球、甚至是一匹毛绒马,正如耶鲁大学发布的视频所展示的那样。

根据下面的物体是什么以及皮肤的应用方式,机器人可以用于各种不同的事物。

在太空这样的环境中,宇航员的携带能力有限,但可能需要执行不可预见的任务,这些不占用太多空间并能帮助调整现有物体的机器人可能会成为一种优势。它们是在 Rebecca Kramer-Bottiglio 的软机器人实验室(也称为 Faboratory)设计的,特别着眼于外星实用性。

在美国宇航局为太空旅行者征集软体机器人后,布斯和克拉默-博蒂格里奥在给《大众科学》的一封电子邮件中写道,克拉默-博蒂格里奥开始思考“将机器人送入太空时的一些限制因素——主要是单位质量和体积的运输成本高昂。我最终想到的问题是:除了尝试减少用于太空的机器人的重量和尺寸外,如果我们也尝试减少机器人的数量,结果会怎样?”

该项目的一部分出乎意料地困难,那就是让机器人的所有部件协同工作——人造肌肉、“皮肤”和控制它们之间关系的传感器。该团队努力帮助传感器了解人造肌肉的长度,并让整个系统协同工作。在论文中,他们展示了他们能够让不同形状的皮肤和不同类型的“肌肉”按需要移动。

不过,在未来,“机器人皮肤的潜在类型将非常多”,Booth 说道。从论文中的例子来看——两个矩形、一个带有气动“执行器”(又称肌肉)的弹性体皮肤、一个带有金属合金执行器的织物皮肤和一个四边都带有合金执行器的织物三角形——Booth 表示,通过混合和匹配组件,机器人皮肤还有很大的发展空间。这些扁平机器人具有多种潜在用途,从制造论文中介绍的姿势矫正衬衫(如上图所示)到用于抓取物体的多组件夹持器。

“我们的概念很简单,但有趣的是,我们在文献中找不到类似的东西,”Kramer-Bottiglio 写道。“我们认为这是因为这个概念并不是完全受生物启发的——我们还没有发现任何具有完全被动的身体和主动皮肤的自然生物的例子。但在构建人工系统时,这种方法为我们提供了巨大的设计空间。”

现在唯一的问题是,该给扁平机器人起什么名字。煎饼?

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