水母启发的软机器人可以outswim

工程的研究人员已经开发出水母可以outswim他们的现实生活同行的启发软机器人自然同行。更实际地,新的水母机器人突出的技术,它使用预应力聚合物,使软机器人更加强大。

“我们以前的工作重点是使该被猎豹启发软机器人,而机器人的速度非常快,他们仍然有一个僵硬的内部脊,”印杰,机械和航空航天工程在北卡罗来纳州和通讯作者助理教授对新工作的文件。 “我们希望做一个完全的软机器人,没有内部脊,仍利用的,以使软机器人举动更有力,更迅速地两个稳定状态之间进行切换的概念。我们被激发的动物之一是水母“。

研究人员从相同的弹性聚合物的两个粘结层创建了新的软机器人。聚合物的一个层用预加应力或拉伸。第二纤维层是未预加应力和含有的空气通道。

“我们可以通过将空气泵入所述沟道层使机器人‘弯曲’,我们控制该弯曲通过控制预应力层的相对厚度的方向,”阴说。

下面是它如何工作的。当与第三自由应力层相结合,被称为中间层,所述预应力层希望在一个特定的方向上移动。例如,您可能有一块聚合物条已通过在两个方向拉预应力。预应力材料附着到中间层后,将最终的结果将是要曲线向下,像哭脸的双层带。如果该双层带,也被称为预应力层,薄于与所述空气通道中的层,即皱眉曲线将弯曲成微笑曲线作为空气被泵入通道层。然而,如果预应力层比沟道层越厚,皱眉将空气泵入所述沟道层变得越来越显着。无论哪种方式,一旦空气被允许离开所述沟道层,该材料弹回其初始的“静止”状态。

事实上,这个简单的例子描述了研究团队,快速移动的软履带创建的软机器人之一。它类似于一个昆虫幼虫卷曲的身体,然后雀跃着,因为它很快释放存储的能量。

水母-BOT稍微复杂一些,与预应力盘状层在四个方向(认为它作为东被拉和西部同时,然后被拉到南北同时)被拉伸。沟道层也不同,由一个环状的空气通道的。最终的结果是一个圆顶看起来像水母。

由于水母机器人“松弛”的圆顶向上弯曲,像一个浅碗。当空气被泵入通道层,圆顶迅速曲线向下,推出的水和向前推进本身。在实验测试中,水母机器人具有每秒53.3毫米的平均速度。这不是坏事,考虑到没有这三个品种的水母,研究人员检查了去比平均每秒30毫米更快。

最后,研究人员创建了一个三管齐下的抓取机器人,与一捻。大多数夹具挂开的时候“松弛”,并且需要能量来保住自己的货物,因为它吊起并从A点移动到B点。但是贤和他的合作者采用预应力层创建夹具,其默认位置握紧关闭。能源需要打开夹子,但一旦他们在位置上,夹具回到自己的“休息”模式,拿着他们的货物紧。

“这里的好处是,你不会在运输过程中需要能量来扶住物体,它的效率更高,”尹说。

资源 North Carolina State University. "Jellyfish-inspired soft robots can outswim their natural counterparts." ScienceDaily. ScienceDaily, 1 July 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/07/200701151712.htm>.