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机器皮肤:将无生命物品变成机器人

想象图。

为了演示机械皮肤能实现的功能,钻研职员制作了原型。

提及机械人,你的印象可能是这样的:它们僵硬、粗笨,平日为了某种特定的目的而建造。新的“机械皮肤”技巧颠覆了这一观点,它容许用户将无生命物体变成机械人。

机械皮肤由耶鲁大年夜学的机器工程与材料科学助理教授Rebecca Kramer-Bottiglio的实验室开拓,应用这一技巧,用户能够设计自己的机械人系统。kramer-Bottiglio说,虽然他们最开始设计这些皮肤时并没有界说明确的义务,但它们可以利用于从搜救机械人到可穿着技巧的各个领域。这项事情成果近期颁发在《科学·机械人》杂志上。

这种皮肤由弹性板制成,板上嵌入了Kramer-Bottiglio实验室开拓的传感器和履行器。它可以被固定在可变形物体的外面上,比如毛绒动物玩具或泡沫轴,让它们动起来。根据所固定的柔嫩物体的属性和利用机械皮肤的要领,这种临时组成的机械人就可以履行不合的义务。

“我们可以用这些皮肤包裹住某个物体,履行某种义务——例如让这个物体移动一段间隔,然后把它们拿下来,再放在另一个物体上,履行另一个义务,比如抓取和移动其余物体,”她说。“然后,我们可以把这些皮肤从物体上取下来,把它们固定在一件衬衫上,就能制成一种会动的可穿着设备。”

传统意义上的机械人平日只具有设计者设定的某些功能。然而,机械皮肤容许用户根据自己的必要快速创造出具有多种功能的机械人。Kramer-Bottiglio说,这意味着它们可以被利用于设计者都没想到的情形。

此外,一次应用多个机械皮肤就能完成更繁杂的运动。例如,Kramer-Bottiglio说,将皮肤分层,然后就可以用每层皮肤实现不合类型的运动。“现在我们可以实现联合运动——例如,在压缩某个物体的同时弯曲它。”

为了演示机械皮肤能实现的功能,钻研职员制作了一些原型:一款可以像蠕虫一样移动的泡沫轴,一款用于矫正不良姿势的衬衫式可穿着设备,以及一款可以捉住并移动物体的夹持器。

Kramer-Bottiglio说,她的灵感滥觞于几年前,当时NASA正呼吁人们开拓软机械人系统。这项技巧便是与NASA相助设计的,其多功能和可复用的特点将令宇航员能够应用相同的可复用材料完成一系列不合的义务。比如,同一块用来包裹在泡沫塑料上制作机器手臂的皮肤,可以摘下来再用来制作能在粗拙外面上翻腾的“火星周游者”。这位耶鲁大年夜学的科学家说,有了机械皮肤,从气球到皱巴巴的纸团,任何器械都有潜力被制成有用途的机械人。

“在设计机械皮肤时,我异常珍视多功能性,分外是对付深空探索来说,情况是弗成预知的,”她说。“若作甚未知的未知做好筹备就成了异常紧张的问题。”

为支持她继承开展此类钻研,Kramer-Bottiglio近来得到了美国国家科学基金会高达200万美元的资助,作为该基金会“钻研和立异的新前沿”项目的一部分。

她说,实验室的下一步计划将致力于简化设备,并探索应用3D打印组件的可能性。

(摘自《全球科学》)

(编辑:李树泉 责编:赵宇清)

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