软体机器人:你所不知道的神奇之物
随着科技的飞速发展,机器人的种类和智慧已经超越了我们的想象,仿佛我们正置身于一部科幻电影中。从阿尔法狗展现的智能与学习能力,到谷歌的平衡机器人,再到如今在热水中自我折叠的神奇机器人,科技的进步不断刷新着我们的认知。
在今年的机器人与自动化大会(ICRA)上,研究人员展示了一种全新的机器人制造方法。这种方法的魅力在于,只需将设计好的模型浸泡在热水中,就能让原本平面的机器人自主折叠成预设的3D形状。
想象一下,如同折纸艺术般,一个平面的兔子、金枪鱼或海星模型,在热水的触发下,瞬间变成三维的立体形态。这种神奇的变化背后,是一种名为附加自折叠技术的创新方法。受到折纸艺术的启发,这种方法利用具有自折叠功能的2D材料,通过简单的热水触发,创造出丰富多彩的3D世界。
具体的操作过程也相当简单。设计师们首先会设计好对象的3D模型,然后通过软件将模型分割成多个层面,每个层面都相互联系,并具备一点折叠能力。接下来,使用乙烯切割机在特殊的聚脂薄膜和聚氯乙烯材料上打印出设计图案。当你将打印出的条带放入接近沸腾的热水中时,聚氯乙烯材料会受热收缩,使得条带在短短几秒钟内变成预设的形状。
更令人惊叹的是,这种技术还允许在设计时加入“对抗性”元素。使用类似于钓鱼线的原材料,当一侧受到压力时,另一侧会弹出,形成受控的曲线。这使得机器人的运动更加灵活多变。
研究人员已经用这种技术制造出了复杂的机器人海星模型。每个腿都有四个螺丝驱动的两个维度关节,依靠六个舵机进行控制,可以实现各种复杂动作。想象一下,如果将这种技术应用于五指操控器,而不是设计一个海星,那么它的应用前景将更加广阔。
这种解决方案的优越性在于,它极大地简化了机器人的制造过程。特别是在需要制造重量和体积有限制的机器人时,如太空旅行或行星探测条件下的机器人,这种技术将大大提高制造速度和便捷性。你只需携带材料和切割器,将设计好的机器人“压扁”后携带,到达目的地后再进行打印和热水激活即可。
虽然处理肌腱部分可能需要较多的人力,并占用大约一半的制造时间,但研究人员正在积极探索在制造过程中嵌入肌腱的相关解决方案。虽然这可能会使流程变得稍微复杂一些,但整体上,它将显著提高制造速度。