【前沿】这个像蠕虫一样运动的软机器人或许能让协作机器人更进一步！

前言

协作机器人之后，机器人能不能更柔性？这是很多科学家在考虑的下一个机器人产业的问题。

多伦多大学的工程研究人员发明了一种微型机器人，可以像尺蠖一样爬行，这项具备更高柔性的基础技术有朝一日可能会将航空业转变为智能可穿戴设备。

纳吉布教授和他的团队专门研究智能材料。他们的一项研究集中在电热执行器（ETA）上，这是一种由特殊聚合物制成的装置，可以通过编程对电或热变化做出物理响应。例如，ETA可以被编程为模仿肌肉反射，冷时放松，热时放松。

Naguib和他的团队正在将这项技术应用到机器人领域，创造出能够爬行和卷曲的“软”机器人。他们相信，有朝一日，这些机器人将取代制造业中发现的笨重且镀金属的机器人。

Naguib解释说：“现在，你在工业中会发现的机器人很重，很结实，而且被关在工厂的地板上，因为它们会带来安全隐患。”“但是制造业正在现代化以满足需求。他补充说：“越来越多的人强调要融入人类与机器人的互动。”软性、适应性强的机器人可以利用这种协作。”尽管响应材料已经被研究了几十年，但是研究小组已经发现了一种新的编程方法，结果在最近发表在科学报告中的一篇论文中证明了尺蠖的运动。

现有的研究文献对ETAS从平面休眠状态进行编程，二维结构的形状可编程性是有限的，因此响应只是一个弯曲运动，”论文的主要作者、博士生Yu Chen（Gary）Sun解释说。相比之下，sun和他的合著者创建了一个具有三维静息状态的eta。他们使用了一种热感应、应力松弛和固化方法，在形状和运动方面打开了更多的可能性。

“同样新颖的是诱导尺蠖运动所需的能量。我们的效率比迄今为止在研究文献中所存在的任何东西都要高。Naguib说，这些可编程变形的软机器人不仅会给制造业带来革命性的变化：它在安全、航空、外科手术和可穿戴电子等领域可能会很有用。

纳吉布解释说：“在人类可能面临危险的情况下，比如气体泄漏或火灾，我们可以给爬行机器人配备一个传感器来测量有害环境。”在航空航天领域，我们可以看到智能材料是下一代机翼变形飞机的关键。”

博士研究生Yu Chen（Gary）Sun和Hani Naguib教授正在设计具有智能材料的软性机器人和可穿戴设备，这些材料对环境中的电-热变化有物理响应。图源：Liz Do

尽管他指出，世界还需要一段时间才能看到变形翼飞机，但最直接的影响将体现在可穿戴技术上。“我们正在努力把这种材料应用到服装上。纳吉布说：“这些衣服会根据体温进行压缩或释放，对运动员有治疗作用。”研究小组还正在研究智能服装是否有利于脊髓损伤。

在接下来的一年里，Naguib的团队致力于加速响应性爬行运动，并研究其他配置。“在这种情况下，我们训练它像蠕虫一样移动，”他说。但我们的创新方法意味着我们可以训练机器人模仿许多动作，就像蝴蝶的翅膀一样。”

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文章来源：University of Toronto

编译：Jack

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