新開發(fā)的柔性腳可以使機(jī)器人走得更快

加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校的機(jī)器人專家開發(fā)了用于機(jī)器人的柔性支腳。這項(xiàng)新技術(shù)可以使機(jī)器人在鵝卵石和木屑等不平坦的地形上行走速度提高40%。

新的開發(fā)對(duì)于各種不同的應(yīng)用非常重要，特別是搜索和救援任務(wù)。

這項(xiàng)研究將在RoboSoft會(huì)議上進(jìn)行，該會(huì)議將是虛擬的，并將于2020年5月15日至7月15日舉行。

Emily Lathrop是一名博士學(xué)位。加州大學(xué)圣地亞哥分校雅各布斯工程學(xué)院的學(xué)生，也是該論文的第一作者。

Lathrop說：“ 機(jī)器人需要能夠在自然，崎uneven不平的地形上快速高效地行走，這樣它們就可以在人類可以去到的任何地方去，但也許不應(yīng)該。”

邁克爾·托利(Michael T. Tolley)是圣地亞哥大學(xué)圣地亞哥分校機(jī)械與航天工程系的教授。他是該論文的高級(jí)作者。

托利說：“通常，機(jī)器人只能控制特定關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)。” “在這項(xiàng)工作中，我們證明了可以控制腳的剛度并因此控制其腳部形狀的機(jī)器人優(yōu)于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，并且能夠適應(yīng)多種地形。”

靈活的機(jī)器人腳

靈活的機(jī)械腳由充滿咖啡渣的乳膠膜組成。咖啡渣可以在固體和液體之間來回移動(dòng)。允許粒狀介質(zhì)(例如咖啡渣)以這種方式起作用的機(jī)制稱為粒狀堵塞。結(jié)果，機(jī)器人可以走得更快并且抓地力更好。

當(dāng)機(jī)器人的腳接觸地面時(shí)，它們會(huì)變硬并順應(yīng)地面，以建立堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。當(dāng)它們移動(dòng)時(shí)，腳在兩步之間松開并放松，并且依靠支撐結(jié)構(gòu)來幫助它們?cè)诒豢ㄗr(shí)保持柔韌性。

這些柔性腳是同類產(chǎn)品中首個(gè)在不平坦表面上進(jìn)行測(cè)試的產(chǎn)品。

新開發(fā)的柔性腳使機(jī)器人走得更快

研究人員將腳安裝在六腳機(jī)器人上，然后設(shè)計(jì)并構(gòu)建了車載系統(tǒng)。車載系統(tǒng)能夠產(chǎn)生負(fù)壓和正壓，以便在每個(gè)步驟之間解開和卡住腳。為了堵塞腳，真空泵將咖啡渣之間的空氣排出。如果機(jī)器人的重量迫使空氣從咖啡渣之間排出，它們也可能被被動(dòng)堵塞。

不平坦的表面

經(jīng)過測(cè)試，該機(jī)器人可以在帶有或不帶有柔性腳的各種不同表面上行走，包括平坦的地面，木屑和鵝卵石。研究發(fā)現(xiàn)，被動(dòng)干擾在平坦地面上最有效，而主動(dòng)干擾在松散巖石上最佳。

借助柔性腳，機(jī)器人的腿可以更好地抓地，從而提高了速度。當(dāng)機(jī)器人在傾斜且不平坦的地形上行走時(shí)尤其如此。

尼克·格拉維什(Nick Gravish)是加州大學(xué)圣地亞哥分校機(jī)械與航天工程系的教授，也是該研究的合著者。

Gravish說：“自然世界充滿了機(jī)器人行走的挑戰(zhàn)性場(chǎng)地-濕滑，堅(jiān)硬和泥濘的底物都使行走變得復(fù)雜。” “可以適應(yīng)這些不同類型地面的腳可以幫助機(jī)器人提高移動(dòng)性。”

研究人員現(xiàn)在將嘗試在腳的底部安裝軟傳感器，從而可以利用電子控制板。電子控制板將識(shí)別機(jī)器人將要行走的地面類型，以及是否需要主動(dòng)或被動(dòng)地卡住腳。研究人員還將繼續(xù)改進(jìn)設(shè)計(jì)和控制算法，以提高效率。