研究人員開發(fā)了一種操作和重新配置軟機(jī)器人的方法

軟機(jī)器人正在為許多應(yīng)用而著眼，因?yàn)樗鼈兊膭傂詫?yīng)物并不適合 - 包括與人類一起工作，擠入狹窄的地方，以及在體內(nèi)提供藥物和療法。

一個(gè)關(guān)鍵的研究領(lǐng)域是如何遠(yuǎn)程有效地控制這些機(jī)器人，這樣他們就可以在不受電線限制的情況下完成任務(wù)。為解決這個(gè)問題，北卡羅來納州立大學(xué)和伊隆大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種利用光場和磁場遠(yuǎn)程控制軟機(jī)器人運(yùn)動的技術(shù)，并設(shè)計(jì)了使用這種方法的機(jī)器人。

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北卡羅來納州(北卡羅萊納州立大學(xué))州立大學(xué)的研究人員使用光和磁鐵展示了一個(gè)帶有六個(gè)花瓣的“花”機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)。與磁鐵下方的每隔一個(gè)花瓣旋轉(zhuǎn)同步地打開LED會導(dǎo)致提升交替的花瓣，這些花瓣仍然被抬起。(圖片來源：Jessica A.-C. Liu，NC State)

該技術(shù)使得研究人員不僅可以控制機(jī)器人的運(yùn)動，而且可以根據(jù)需要將它們鎖定在適當(dāng)?shù)奈恢?，然后將其重新配置成新的形狀，NC State的材料科學(xué)與工程教授Joe Tracy說。 。

雖然工業(yè)4.0等趨勢正在加劇可用于推動新工廠和機(jī)器生產(chǎn)力水平的數(shù)據(jù)量，但機(jī)器制造商面臨著如何從這些數(shù)據(jù)中推動業(yè)務(wù)價(jià)值的挑戰(zhàn)。在本次網(wǎng)絡(luò)研討會上，施耐德電氣著眼于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)最新進(jìn)展所揭示的新商機(jī)。

后者的能力對于生物醫(yī)學(xué)和航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用特別有用，機(jī)器人可以執(zhí)行各種任務(wù)，可能需要在飛行中重新利用，他說。

“通過設(shè)計(jì)材料的屬性，我們可以遠(yuǎn)程控制軟機(jī)器人的運(yùn)動; 我們可以讓它保持一個(gè)給定的形狀; 然后我們可以將機(jī)器人恢復(fù)到原來的形狀或進(jìn)一步修改它的運(yùn)動; 我們可以反復(fù)這樣做，“特雷西在一份新聞聲明中說。“就這項(xiàng)技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)或航空航天應(yīng)用中的實(shí)用性而言，所有這些都是有價(jià)值的。”

他們說，雖然研究人員專注于創(chuàng)建一種遠(yuǎn)程重新配置機(jī)器人的方法，但他們還必須操縱這些材料，使其更加靈活，以滿足他們的需求。

研究人員使用嵌有磁鐵微粒的聚合物開發(fā)了這種機(jī)器人，這種聚合物通常很硬并且保持其形狀。為了使材料更柔韌，研究人員使用LED發(fā)出的光來加熱它，然后展示了如何通過使用磁場來控制由材料制成的機(jī)器人的形狀。

他們說，一旦研究人員獲得了他們想要的機(jī)器人的形狀，他們就可以恢復(fù)原來的材料剛度，從而將形狀鎖定到位。為了讓機(jī)器人恢復(fù)原來的形狀，研究人員再次應(yīng)用了光線并移除了磁場。

研究人員表示，他們還展示了通過再次應(yīng)用光線并使用磁場移動機(jī)器人或采取新形狀來改變機(jī)器人形狀和運(yùn)動的另一種選擇。研究人員在“ 科學(xué)進(jìn)展 ”雜志上發(fā)表了一篇論文，描述了他們的方法和實(shí)驗(yàn)。

嘗試使用形狀

研究人員進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，他們展示了軟機(jī)器人的不同配置。其中一個(gè)是“抓取器”，可以提升和運(yùn)輸物體，這在工廠裝配線上很有用。據(jù)他們報(bào)道，研究人員開發(fā)的其他機(jī)器人包括一個(gè)折疊成花狀形狀的懸臂，其中“花瓣”向不同方向彎曲。

“我們不僅限于二進(jìn)制配置，例如抓取器是打開還是關(guān)閉，”Jessica Liu，第一作者，博士。北卡羅來納州立大學(xué)的研究人員在一份新聞聲明中表示。“我們可以控制光線以確保機(jī)器人在任何位置保持其形狀。”

他們說，為了促進(jìn)未來的設(shè)計(jì)，研究人員還創(chuàng)建了一個(gè)簡化設(shè)計(jì)過程的計(jì)算模型。該模型允許他們在制造旨在執(zhí)行特定任務(wù)的軟機(jī)器人之前優(yōu)化機(jī)器人的形狀，聚合物厚度，聚合物中鐵微粒的數(shù)量以及所需磁場的大小和方向。