神奇软体机器人

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发表于 2017-6-12 18:04 | 显示全部楼层 |阅读模式
神奇软体机器人:丢进热水里就能自己折叠   

为了演示一种制造兼容、可控机器人结构体的全新方法,研究人员构建了一个能够自主折叠的兔子、金枪鱼和海星的3D模型。这些构造物浸泡在热水之后,会从平面形式上折叠起来。
在过去的几年时间里,越来越多人开始关注那些具有自建功能的机器人。当你需要制作高精度机器人的时候,这种功能会非常受用,你会发现,如今不少机器人都是呈现软体且具兼容性的。
当然,我们或许会觉得软体机器人适合3D打印,但是在实际情况下,它们通常是使用高度可变形的材料制作的,这些材料可以靠自己的行为改变,而不是专门铸模来制作,当然,铸模是一件冗长乏味且烦人的事。
Cynthia Sung之前曾是麻省理工学院DanielaRus团队的一员,如今已经成为了宾夕法尼亚大学的一名教授。本周二,在机器人与自动化大会(ICRA)上,他展示了一个制造兼容且可控机器人结构体的全新方法,并称之为附加自折叠技术。
受到折纸手工的启发,该技术可以利用具备自折叠功能的2D材料创造3D形状,而你所需要做的,就是把它们放进热水里即可。
基本上,你需要先设计好一个对象的3D模型,然后使用软件把对象转化成为很多不同的层,而且每一层都需要和对应的上一层及下一层联系在一起,但是却要有一点折叠皮瓣。一旦你已经准备好了所有的设计,你就可以使用一个乙烯切割机在一个聚脂薄膜和聚氯乙烯的“三明治”上打印出来。
在折叠之前,你首先得到的可能会是一个你期待所创建的3D对象连接横截面的、又长又瘦的条带,但是一旦你把它放进到一个接近沸腾的热水里,聚氯乙烯(PVC)就会受热,然后每一个部位都会被收缩,然后只需短短几秒钟,就能变成预先设定好的形状。
不仅如此,该软件还有另一个功能,可以在设计对象内加入一种所谓”对抗性“(使用的是和钓鱼线一样的原材料),这样的效果就是,当一侧被压扁,另一侧就会被弹起,从而形成一个受控曲线。
这些研究人员使用了能够自我附加折叠功能的解决方案,制造了一个完整的海星模型,这个模型拥有靠伺服电机控制的腱体,允许其执行不同的云端。
研究人员还能够使用该技术设计和制造一个非常复杂的机器人海星,在它的五条腿(或是五个首笔)中,每一个都使用了四个螺丝来驱动两个维度云端。制作每一个海星的腿大约只需要50分钟,你真的不需要考虑太多它的运动范围。通过将肌腱组合在一起,所有的腿就能依靠六个舵机控制,朝着顺时针或是逆时针方向弯曲,同时也能将组合中的两条或三条腿向上或向下弯曲。
在这个时候,你是不是想到了一个其他用例场景?没错!如果把这个解决方案应用到一个五指操控器上,而不是设计一个海星,相比会发挥更大的用途。
利用这个解决方案,制造相对复杂的机器人,特别是当你需要制造一些对重量和体积有要求限制的机器人情况下(比如制造一些在太空旅行获行星探测条件下使用的机器人),整个制造速度会变得更快,而且也会更加简单。
你所要做的,只需携带一些材料和切割器,然后把你所需要的机器人设计好,甚至可以把他们“压扁”然后要用的时候一打印,即可使用。
当然,在整个过程中最耗时间的一部分,可能就是处理肌腱部分,这可能需要一个人力,同时大约占用大约一半的制造时间。不过,研究人员正在探索在制造过程中嵌入肌腱的相关解决方案,虽然这种方法可能会让整个流程变得有一点复杂,但是却能让整体制造速度获得显著提升。
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