IT之家 18小时前
无马达薄片机器人:可折叠、多形态、适应性强
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美国北卡罗来纳州立大学研究团队开发出一种名为“metabots”的新型薄片机器人。这些机器人无需马达,却能通过在表面涂覆特殊薄膜,使其对电或磁场敏感,从而实现远程控制形状和多种动作,如滑动、抓取、跳跃和爬行。单个薄片机器人可折叠成数百种稳定形态,并且能够根据地形变化调整形状和步态,执行复杂任务。该研究利用可展开表面的多稳定薄壳超构结构,结合多响应软执行器,为低成本、高灵活性的软体机器人平台奠定了基础。

💡 **创新驱动的无马达设计**:metabots机器人采用了一种创新的设计,无需传统的马达驱动。研究团队通过在简单的聚合物薄片表面涂覆对电或磁场敏感的特殊薄膜,成功地赋予了这些薄片执行器功能,从而实现了对机器人形状和运动的远程精确控制,显著降低了硬件复杂度和成本。

🔄 **高度可重构的多稳定形态**:这些薄片机器人最大的亮点之一在于其极高的可重构性。单个薄片机器人就能折叠成多种稳定形态,而多个薄片连接后,可以组合形成数百种不同的稳定状态。这种能力使得metabots能够根据任务需求和环境变化,灵活地调整自身结构,适应复杂的空间和操作。

🚶‍♀️ **多样的运动模式与自适应能力**:metabots机器人展现出多样化的运动能力,包括在表面滑动、跳跃、爬行,甚至可以根据地形变化调整步态。通过在薄膜中加入压电材料并控制电压和频率,机器人可以产生可控振动,实现原地旋转等精细动作。这种高度的自适应性使其能够胜任抓取、搬运等多种非侵入式操作任务,为未来软体机器人技术提供了新的发展方向。

IT之家 10 月 18 日消息,据外媒 Interesting Engineering 今日报道,美国北卡罗来纳州立大学研究团队研发出一种新型薄片机器人,这些机器人没有马达,却能完成多种动作,并可以折叠成数百种稳定形态。

这些名为“metabots”的机器人就像会动的塑料薄片,能够在表面滑动或抓取物体。

北卡罗来纳州立大学机械与航空航天工程教授、论文通讯作者殷杰(音译)表示:“我们从带孔的简单聚合物薄片开始,通过在薄片表面涂覆特殊薄膜,就能加入对电或磁场敏感的材料。这些薄膜充当执行器,让我们能够远程控制薄片形状。”

IT之家从报道中获悉,这些平面机器人拥有多种运动模式,可以跳跃或爬行,并可调节速度

论文第一作者、北卡罗来纳州立大学博士生周才志(音译)指出,多个薄片连接后,初始平铺的结构可以自行弯曲和折叠,形成多种稳定形态。“比如四片薄片连接在一起,metabot 既可以像纸张一样平坦,又能折叠成 256 种不同稳定状态。”

研究团队还指出,这些机器人可以根据地形变化调整形状和步态,执行抓取、搬运等多种任务。“在薄膜中加入压电材料后,通过调节电压和频率,可以让 metabots 产生可控振动,从而精确控制运动。例如,metabot 可以在原地向左或向右旋转。”

该研究发表在《Science Advances》上,利用可展开表面的多稳定薄壳超构结构,实现高可重构性,用于自适应操作和运动。这些结构通过切割并粘合带孔的薄聚合物片构成,可编程存储弹性能量。

单个单元可实现 20 种稳定形态,而四单元组合通过简单折叠可产生 256 种重新配置状态。

研究人员表示:“当这些超构结构与多响应软执行器结合后,就形成高度自适应的 metabots,包括通用非侵入双稳软抓手、磁力多步态跳跃器以及由磁力和电活性驱动的双响应爬行器。”这些系统适应性强、机动性高,能够通过按需变形在复杂地形和狭小空间中自由行动,为节能且可重构的软体机器人平台奠定基础。

殷杰表示:“这是初期概念验证,但表明这种机器人方法既低成本又高度灵活。我们希望将超材料与机器人技术结合,实验结果显示前景非常可观。”

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