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大數據摘要作品

作者:Mickey

研究人員在創建機器人時,很容易陷入兩種特質的平衡困境——靈活與堅固。一般來說,這兩種特質很難兼得,但對於許多需要細緻操作的場景,又缺一不可。

在最近的一項研究中,研究人員創造了一種機器人,它具有高度的靈活性,同時仍能保持「肌肉」的高度緊張,使其有足夠的扭轉運動來完成困難的任務。在一項實驗中,該機器人能夠從瓶子上取下蓋子,同時產生的扭轉運動是同類領先機器人的 2.5 倍。

這項結果發表在 1 月 13 日的IEEE機器人和自動化快報上。

如何造出既靈活又堅固的機器人?擰瓶蓋螺絲不在話下

論文連結:https://ieeexplore.ieee.org/document/9999348

張拉整體機器人由剛性框架和軟纜組成的網絡組成,這使它們能夠透過調整內部張力來改變形狀。

參與這項研究的東京工業大學碩士生Ryota Kobayashi 解釋說:「張拉整體結構因其獨特的特性——輕巧、靈活和耐用而有頗具優勢。」 「這些機器人可以在具有挑戰性的未知環境中運行,例如洞穴或太空,並具有更複雜和有效的行為。”

張拉整體機器人的基礎結構可以有不同數量的剛性結構或“桿”,整體數量從2 到12 個不等,有時甚至更多——但根據一般經驗,具有更多桿的機器人通常更複雜且更難設計。

20%的收縮,2個方向50度大扭轉

#張拉整體機器人由剛性框架和軟纜組成的網絡組成,這使它們能夠透過調整內部張力來改變形狀。

在他們的研究中, Ryota的團隊創造了一個張拉整體機器人,它依賴六根張拉整體模組。為了確保機器人實現強大的扭轉,使用了三角形的虛擬地圖,機器人的人造肌肉被放置在其中,以便它們可以連接三角形的頂點。當肌肉收縮時,它會使三角形的頂點更靠近。

依靠這項技術,機器人僅使用人造肌肉 20% 的收縮就實現了兩個方向 50 度的大扭轉運動。 Ryota說,他的團隊對系統的效率感到驚訝——人造肌肉的微小收縮會導致大幅收縮和扭轉變形。

扭轉是已有機器人的2.5倍

#「大多數六桿張拉整體機器人只會在結構輕微變形的情況下滾動,導致運動受限,」東京工業大學助理教授Hiroyuki Nabae 說,他也參與了這項研究。值得注意的是,作者報告說,他們的六桿機器人產生的大扭轉運動是已有六桿張拉整體機器人的 2.5 倍。

接下來,研究團隊為機器人裝上橡膠手指,幫助它抓取物體,並測試它完成任務的能力。在一項實驗中,機器人手臂降低到可口可樂瓶上,抓住瓶蓋,轉動,抬起手臂並重複一次抓握和轉動動作,以在幾秒鐘內取下瓶蓋。

研究人員正在考慮以這項技術為基礎的方法,例如,透過增加機器人向不同方向彎曲的能力,並結合允許機器人識別其環境中的新形狀的技術。後者的進步可以幫助機器人根據需要更好地適應新的環境和任務。

素材來源:https://spectrum.ieee.org/tensegrity-robot?utm_campaign=post-teaser&utm_cnotallow=e0401vfk

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