你見過會抓蒼蠅的機器人嗎?

2021-01-09 熱愛機器人的小領拓

據《通訊-材料》最新發表的一則技術研發成果論文顯示,相關研究人員已成功研發出一種新型的磁驅動高速軟體機器人,這種機器人可以行走、遊泳、漂浮,還可以捕捉活體蒼蠅,研發團隊聲稱將在生物組織工程與生物力學領域得到廣泛應用。

外形如同紙張,薄如蟬翼;內部被嵌入了微小的磁體,無需電力驅動,可以通過對磁場的控制對其形狀、動作進行變換。

一個花形機器人在一隻蒼蠅觸發陷阱後迅速將其捕捉,隨後又張開磁驅動的八臂進行釋放,其直徑僅25mm,厚度為200um。其餘形態的軟體機器人,例如蝠鱝形態的機器人可以在水中運輸物品,一個六臂機器人可以抓取、運輸和釋放無磁性物體。

這種機器人對機器人產業而言,要在機器人身上實現類似自然界生物的高速、靈活的行動能力,一直是一個難度頗高的挑戰。

Festo作為仿生機器人領域的一個神奇的存在,就在幾天前又偷摸摸的發布了一款新的仿生機器人—仿海扁蟲機器魚BionicFinWave。這隻機器魚並不像普通的機器魚,它是靠身體兩側的的肉鰭,產生波浪狀拍打,藉此推動身軀進行遊動。它在水裡遊起來動作十分自然、流暢,簡直可以用美妙來形容。

據外媒介紹,BionicFinWave以兩片柔軟的矽膠(Silicone)代替烏賊肉鰭,透過左右各9個支點協助進行波浪狀拍動,值得強調的是,如此複雜的結構僅由2顆伺服馬達驅動,並由另一顆馬達負責身體彎曲,控制機器人往上、下方遊動。而且由於材料柔軟,使它能夠在狹小的管道內也能暢遊無阻。

這些仿生機器人在技術上非常先進,運行的方式也非常接近真實的動物和人,但它們仍存在著諸多限制。比如它們雖然具備一些「智能學習能力」,可以自主地處理一些任務,但它們仍然無法完全脫離人為的控制和指導。大部分時候它們其實仍處於一個「被遙控」的狀態。

仿生機器人要實現突破,應當實現怎樣的跨越?

仿生機器人突破的關鍵點主要在於其運動的「心臟」:伺服電機系統。

機器人在運行過程中,是通過伺服電機的驅動實現多自由度的運動的。如果對機器人運行的動作速度、精度要求高的話,實際就是要求伺服電機的響應速度、控制精度要足夠高。

在機器人實際運行時,往往伺服電機是處於各種加減速、正反轉狀態,那就對伺服電機的短時過載能力、慣量適應範圍、頻率響應帶寬、轉速/扭矩響應時間提出了很高的要求。

與工業機械臂不同的是,仿生機器人需要把各種複雜的電路與驅動元件集成在一個與人體相似大小的空間裡,甚至更小,而現在世界上主流市場還是工業用電機及配套系統,在沒有形成規模市場的情況下,大的電機廠商也不會針對仿生機器人專門設計配套解決方案。

除此之外,在仿生機器人方面我們需要提高自主創新能力、利用科技提高效率降低成本、進行進一步行業規範,依託人工智慧發展趨勢,逐漸提高品牌的認可度。

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