软体机器人可模仿毛毛虫挤过缝隙

软体机器人可模仿毛毛虫挤过缝隙它是以珍珠母蛾（Pleurotyaruralis）的毛虫为模型。与其他毛虫一样，该毛虫通过依次蜷缩其身体各部分来向前或向后移动--身体蜷缩的动作可以从前面到后面，也可以从后面到前面。而当毛虫使用其肌肉来这样做时，该机器人使用纳米线加热器来实现这一点。机器人的身体是由两层不同的聚合物堆积而成的--上面的聚合物受热后会膨胀，而下面的聚合物受热后会收缩。嵌入顶层的是一个银纳米线网络，沿机器人的长度方向有多个引出点。当电流施加在这些点中的任何一个时，该区域的纳米线就会加热，从而加热它们周围的聚合物。这导致机器人的身体仅在该区域向上弯曲。因此，通过依次对多个相邻的引出点施加电流，就有可能产生一条沿身体任何方向的曲线。该研究的第一作者、博士后研究员吴爽说："我们证明了毛毛虫机器人能够将自己向前拉并将自己向后推。一般来说，我们应用的电流越多，它在任何一个方向上的移动速度就越快。然而，我们发现有一个最佳周期，它给了聚合物冷却的时间--有效地让'肌肉'在再次收缩之前放松。"通过选择性地激活机器人前部和后部的纳米线加热器，研究人员能够将其移过一个30毫米（1.2英寸）长的、高度仅为3毫米的间隙。朱勇说："这种驱动软体机器人运动的方法是高度节能的，我们有兴趣探索如何使这一过程更加高效。接下来的其他步骤包括将这种软体机器人运动的方法与传感器或其他技术相结合，以用于各种应用--如搜索和救援设备。"这项研究在最近发表于《科学进展》杂志的一篇论文中进行了描述。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1351047.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1351047.htm

番茄酱瓶启发了设计移动软体机器人的新方法

番茄酱瓶启发了设计移动软体机器人的新方法由埃因霍温科技大学的一个团队设计的这个小工具被称为"滞后阀"。它模仿了番茄酱瓶阀门快速和反复打开和关闭的趋势（每次都会放出一点番茄酱），即使瓶子被顺利和均匀地挤压。这样的反应似乎是无法实现的在番茄酱瓶中也是如此。但在机器人中，如果空气通过这样的阀门被泵入一个柔软的气动腿或手指，这种类似于番茄酱瓶口溅射的动作将导致附属物反复膨胀和收缩，在这样做的时候来回移动。更重要的是，这种运动将由一个简单的模拟机制启动，而不是更复杂和耗电的电子设备。甚至有可能通过机器人环境的变化来触发气泵，从而消除了对外部控制的需求。滞后阀，关闭（左）和打开（右）图像来源/埃因霍温科技大学简单地说，滞回阀由一个平坦的硅胶底座组成，上面有激光切割的缝隙。由缝隙形成的瓣膜保持关闭，直到它们后面的气压达到一定的阈值，此时它们会打开并释放空气。然后它们再次关闭，这个循环不断重复。出乎意料的是，研究人员发现，当两个阀门连接到一个泵上时，它们往往会彼此不同步地打开和关闭--换句话说，当另一个阀门关闭时，一个阀门会打开。利用这一效应，研究人员创造了一个软体机器人，使用四条交替踏步的腿行走。他们还创造了一个机器人的手，它的气动手指依次颤动。关于这项研究的论文发表在《物质》杂志上，这项研究由BasOvervelde副教授和博士生研究员LuukvanLaake领导。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333737.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333737.htm

受狗启发无需电机的仿生机器人 一旦启动就能自动运行

受狗启发无需电机的仿生机器人一旦启动就能自动运行利用一种称为主成分分析的技术，数据被分成多个描述狗运动主轴的矢量，进而指导设计。最终设计出的两侧对称机器人用金属杆代表骨骼，用三维打印聚合物滑轮代表关节，用细钢缆代表肌腱。与真狗一样，它的四条腿各有三个关节，每个关节都能与其他关节进行机械协调。当阿奇卡尔及其同事尝试在电动跑步机上测试机器人时，他们惊讶地发现，一旦机器人开始奔跑，跑步机的运动就是它保持奔跑的全部动力。虽然机器人配备了可以用来移动每条腿的电机，但这些电机并不需要一直处于激活状态。阿奇卡尔说："起初我们认为这可能是一种侥幸。于是我们稍微改变了一下设计，再次测试机器人--结果它再也跑不动了。"科学家们接着在机器人的后部增加了一个类似钟摆的配重，以帮助机器人在开始运行后保持运动。尽管如此，这个机器人显然不是永动机，它仍然利用电机进行跳跃和跨过障碍物等运动。阿奇卡尔说："我们的目标不是与超高科技的机器狗竞争，而是探索生物启发的机器人设计。这就需要磨练机器人的基本设计，修改其被动特性，从而只需要简单的控制系统，同时最大限度地发挥机器人的能力。我们在这里所做的工作--使关节协同工作--已被证明有助于制造机器人手和其他身体部位。"您可以在以下视频中看到机器人像狗一样奔跑的动作。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1378833.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1378833.htm

工程人员实现让软体机器人运动的一种新方法

工程人员实现让软体机器人运动的一种新方法"毛毛虫的运动是由其身体的局部曲率控制的--当它把自己往前拉的时候，它的身体曲线与它把自己往后推的时候不同，"关于这项工作的一篇论文的通讯作者、北卡罗来纳州立大学机械和航空航天工程系安德鲁-亚当斯特聘教授朱勇说。"我们从毛虫的生物力学中获得灵感，模仿这种局部曲率，并使用纳米线加热器来控制毛虫机器人的类似曲率和运动。朱说："设计能够在两个不同方向上移动的软体机器人是软体机器人技术的一个重大挑战。嵌入式纳米线加热器使我们能够以两种方式控制机器人的运动。我们可以通过控制软体机器人中的加热模式来控制机器人的哪些部分弯曲。而且我们可以通过控制施加的热量来控制这些部分弯曲的程度。"毛毛虫机器人由两层聚合物组成，它们在受热时反应不同。底层在受热时收缩，或者说收缩。顶层在受热时膨胀。一个银纳米线的图案被嵌入膨胀的聚合物层中。该图案包括研究人员可以施加电流的多个引线点。研究人员可以通过向不同的引出点施加电流来控制纳米线图案的哪些部分发热，并且可以通过施加更多或更少的电流来控制发热量。"我们证明了毛毛虫机器人能够将自己向前拉，并将自己向后推，"该论文的第一作者、北卡罗来纳州的博士后研究员ShuangWu说。"一般来说，应用的电流越大，它在任何一个方向上的移动速度就越快。然而，我们发现有一个最佳周期，它给了聚合物冷却的时间--有效地让'肌肉'在再次收缩之前放松。如果我们试图让毛毛虫机器人循环得太快，身体在再次收缩之前没有时间'放松'，这就损害了它的运动。"研究人员还证明，毛毛虫机器人的运动可以被控制，以至于用户能够将其引导到一个非常低的缝隙下--类似于引导机器人滑到门下。从本质上讲，研究人员可以控制向前和向后的运动，以及机器人在该过程中的任何一点向上弯曲的高度。"这种在软体机器人中驱动运动的方法是高度节能的，我们有兴趣探索如何使这个过程更加有效，"朱说。"接下来的其他步骤包括将这种软体机器人运动的方法与传感器或其他技术相结合，以用于各种应用--如搜索和救援设备。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1358717.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1358717.htm

长得像极了手风琴的折纸机器蛇未来有望参与特殊场合的搜救行动

长得像极了手风琴的折纸机器蛇未来有望参与特殊场合的搜救行动说到蛇在地面上移动，大多数人可能会联想到爬行动物以水平S形模式蠕动身体的样子。但事实上，这种被称为蛇行的运动方式只是蛇类常用的四种运动方式之一。当蛇必须穿过狭窄的缝隙时，左右摆动身体是不可能的。相反，蛇会保持身体笔直，同时从头部到尾部依次收缩和放松一系列肌肉。由于蛇身底部的皮肤比蛇身两侧的皮肤更有弹性，因此每次肌肉收缩时，蛇身底部皮肤的伸展程度都比蛇身两侧的皮肤要大。这就导致底部皮肤反复向前移动（相对于两侧），像轮胎胎面一样紧贴地面，将蛇的身体向前拉。这种运动方式被称为直线运动，新型机器蛇就是利用了这种运动方式。它是由工程学博士生布尔库-塞伊多奥卢和艾哈迈德-拉夫桑贾尼教授领导的团队在南丹麦大学创造的。机器人的身体由轻质复合纺织品连接而成，其中包含世界上最坚固的合成纤维--超高分子量聚乙烯（UHMWPE）。这种纺织品像折纸一样经过激光切割和折叠，然后经过热压，使每个部分形成一个波纹管。每个部分的底部都有一个由相同纺织品制成的半透气小袋。一根硅胶管沿着机器人的内侧，将泵送的空气脉冲送入这些小袋，使它们依次膨胀，然后随着空气从小袋中漏出而瘪下去。当小袋反复经历这一过程时，它们就会推动机器人前进。据说，与我们见过的其他蛇形机器人相比，丹麦的蛇形机器人要轻巧得多，制造成本也更低，另外，它的纺织品身体柔软而有弹性，应该能让它更好地挤进狭小的空间。当然，它还能在保持身体笔直的情况下向前移动。目前，研究人员正在努力将气泵安装到机器人的身体上，同时提高机器人的速度，使其能够转向两侧。希望有一天，这种不受约束、自主、装有传感器的机器人可以用于寻找被困在灾难现场废墟下的幸存者，或用于其他蛇形应用。您可以在下面的视频中看到机器人蛇的行动。有关这项研究的论文最近发表在《设备》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1423433.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1423433.htm

蚂蚁启发的仿生机器人群可齐心协力冲出“监狱”

蚂蚁启发的仿生机器人群可齐心协力冲出“监狱”从某种意义上说，蚁群是在算法上运行的--单个蚂蚁不会专门思考一项任务，但它们遵循一套本能的规则，指导它们完成复杂的工程壮举，如挖掘隧道网络或建造桥梁。它们利用触角和信息素轨迹相互交流。哈佛大学的研究小组首先进行了一项实验，将一小群蚂蚁放在一个特别设计的栏里，这是一个由柔软的沙墙包围的圆形陷阱，以观察它们如何合作逃生。起初，这些蚂蚁都是随意地四处游荡，但很快一些蚂蚁就开始在分散的地方挖掘墙壁。随着时间的推移，研究小组发现，这些蚂蚁放弃了单独的挖掘，而是聚集在一起，更有效地在一条隧道上工作，直到它们最终成功突围。根据他们的观察，研究人员对正在发生的事情建立了数学模型。当蚂蚁们相互碰撞时，它们会通过它们的触角进行交流。随着时间的推移，它们会开始偏爱那些它们更经常互动的区域，从而形成一个反馈回路，使它们越来越多地聚集在这些地方。这带动它们集中精力在一个地方挖掘，直到它们突破，而不是每只蚂蚁都挖自己的隧道。有了这个模型，该团队随后着手建造遵循类似规则的机器人。他们的机器人蚂蚁，他们称之为RAnts，没有发出化学信息素，但留下了光场，或"光激素"，机器人经过的次数越多，光场就越亮。RAnts被编程为遵循三个简单的规则：它们必须遵循光场的梯度，在光场密度高的地方避开其他机器人，在密度高的地方捡起障碍物并将它们移到密度低的地方。果然，这些规则允许RAnts以与蚂蚁实验大致相同的方式进行合作。当把它们放在自己的畜栏里，周围有几圈小障碍物时，这些机器人很快就发现最好的逃跑计划是一起合作，集中在一个地方。这种技术对于设计能够通过合作完成复杂任务的简单机器人群来说可能是至关重要的，而且还有很多其他受蚂蚁启发的机器人的例子在那里。该团队表示，这有可能被扩展到几十个或几百个机器人，用于一系列的使用案例，还有一个额外的好处是，即使有几个机器人坏掉了，整个团队仍然可以完成工作。"我们展示了合作完成任务是如何从简单的规则中产生的，类似的这种行为规则可以应用于解决其他复杂的问题，如建筑、搜救和防御，"该研究的共同主要作者SGangaPrasath说。这项研究发表在《eLife》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1335985.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1335985.htm