研究人员制作出史上最快的游泳软体机器人“Butterfly bots”

研究人员制作出史上最快的游泳软体机器人“Butterflybots”"迄今为止，游泳软体机器人的游泳速度还不能超过每秒一个身位，但是海洋动物--比如蝠鲼--能够游得更快，而且效率更高，"关于这项工作的论文的通讯作者、北卡罗来纳州立大学机械和航空航天工程系副教授JieYin说。"我们想借鉴这些动物的生物力学，看看我们是否能开发出更快、更节能的软体机器人。我们开发的原型工作得特别好。"受蝠鲼生物力学的启发，北卡罗来纳州立大学的研究人员已经开发出一种节能的软体机器人，其游泳速度比以前的游泳软体机器人快四倍以上。这些机器人被称为"蝴蝶机器人"，因为它们的游泳动作类似于人在进行蝶泳时手臂的运动方式。研究人员开发了两种类型的蝴蝶机器人。一种是专门为速度而设计的，能够达到每秒3.74个身位的平均速度。第二种被设计成高度机动性，能够向右或向左急转。这个可操作的原型能够达到每秒1.7个身位的速度。"研究空气动力学和生物力学的研究人员使用一种叫做斯特劳哈尔数（Strouhal）的概念来评估飞行和游泳动物的能量效率，"该论文的第一作者、北卡罗来纳州立大学的新近博士毕业生YindingChi说。"当动物游泳或飞行时，Strouhal数在0.2和0.4之间，推进效率达到峰值。我们的两个蝴蝶机器人的Strouhal数都在这个范围内。"蝴蝶机器人的游泳动力来自它们的翅膀，它们的翅膀是"双稳态的"，这意味着翅膀有两种稳定状态。翅膀类似于一个扣式发夹，发夹在两种状态下都可以保持稳定的，在施加一定量的能量（通过弯曲它）之前和之后，当能量达到临界点时，发夹就会稳定地形成两种不同的形状。在蝴蝶机器人中，受发夹启发的双稳态翅膀被连接到一个柔软的硅胶体上。用户通过将空气注入软体内部的腔室来控制翅膀在两种稳定状态之间的切换。当这些腔室充气和放气时，机身就会上下弯曲--迫使机翼随之来回摆动。"以前开发扑翼机器人的大多数尝试都集中在使用电机直接向双翼提供动力。我们的方法使用双稳态翼，通过移动中心体被动地驱动。这是一个重要的区别，因为它允许简化设计，从而降低了重量"。研究人员表示。更快的蝴蝶机器人只有一个"驱动单元"，这使得它虽然游速非常快，但很难向左或向右转弯。可操控的蝴蝶机器人本质上有两个驱动单元，它们并排连接。这种设计允许用户操纵两边的翅膀，或者只"扇动"一个翅膀，这就是使它能够进行急转弯的原因。"这项工作是一个令人兴奋的概念证明，但它有局限性，"研究人员称，"最明显的是，目前的原型被细长的管子拴住了，这是我们用来将空气泵入中央机构的。我们目前正在努力开发一个无拴的、自主的版本。"这篇题为"高速高效、类似蝶泳的软体游泳器的系留"的论文将于11月18日发表在开放获取的《科学进展》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333247.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333247.htm

工程人员实现让软体机器人运动的一种新方法

工程人员实现让软体机器人运动的一种新方法"毛毛虫的运动是由其身体的局部曲率控制的--当它把自己往前拉的时候，它的身体曲线与它把自己往后推的时候不同，"关于这项工作的一篇论文的通讯作者、北卡罗来纳州立大学机械和航空航天工程系安德鲁-亚当斯特聘教授朱勇说。"我们从毛虫的生物力学中获得灵感，模仿这种局部曲率，并使用纳米线加热器来控制毛虫机器人的类似曲率和运动。朱说："设计能够在两个不同方向上移动的软体机器人是软体机器人技术的一个重大挑战。嵌入式纳米线加热器使我们能够以两种方式控制机器人的运动。我们可以通过控制软体机器人中的加热模式来控制机器人的哪些部分弯曲。而且我们可以通过控制施加的热量来控制这些部分弯曲的程度。"毛毛虫机器人由两层聚合物组成，它们在受热时反应不同。底层在受热时收缩，或者说收缩。顶层在受热时膨胀。一个银纳米线的图案被嵌入膨胀的聚合物层中。该图案包括研究人员可以施加电流的多个引线点。研究人员可以通过向不同的引出点施加电流来控制纳米线图案的哪些部分发热，并且可以通过施加更多或更少的电流来控制发热量。"我们证明了毛毛虫机器人能够将自己向前拉，并将自己向后推，"该论文的第一作者、北卡罗来纳州的博士后研究员ShuangWu说。"一般来说，应用的电流越大，它在任何一个方向上的移动速度就越快。然而，我们发现有一个最佳周期，它给了聚合物冷却的时间--有效地让'肌肉'在再次收缩之前放松。如果我们试图让毛毛虫机器人循环得太快，身体在再次收缩之前没有时间'放松'，这就损害了它的运动。"研究人员还证明，毛毛虫机器人的运动可以被控制，以至于用户能够将其引导到一个非常低的缝隙下--类似于引导机器人滑到门下。从本质上讲，研究人员可以控制向前和向后的运动，以及机器人在该过程中的任何一点向上弯曲的高度。"这种在软体机器人中驱动运动的方法是高度节能的，我们有兴趣探索如何使这个过程更加有效，"朱说。"接下来的其他步骤包括将这种软体机器人运动的方法与传感器或其他技术相结合，以用于各种应用--如搜索和救援设备。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1358717.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1358717.htm

游沙机器人的灵感来自刚出壳的小海龟

游沙机器人的灵感来自刚出壳的小海龟这个无绳机器人长25.6厘米，宽5.1厘米（10x2英寸），流线型的身体包含一个行星齿轮电机、一个电池和其他电子设备。它的前部两侧还有两个铰接式附肢，其作用与乌龟的前蹼相同。据说该机器人目前的速度与蠕虫和蛤蜊等地下生物不相上下UC圣地亚哥雅各布斯工程学院为了在沙地上向前移动，机器人将这些附肢向前拉，紧贴身体，然后再向两侧拉回伸出。这种运动方式自然会导致该装置在向前游动时向上移动，从而限制了它的用途。因此，它的楔形头部配备了一组"地箔"--两侧各一个。这些装置的作用就像潜艇的下潜平面，将机器人向下推，以抵消其向上的轨迹。最终，机器人可以以127毫米（5英寸）的深度和每小时约4米（13英尺）的速度在沙地上水平移动，计划还将对后一个数字进行改进。它可以通过Wi-Fi进行远程控制，通过独立改变其附属装置的推力来实现左转或右转。虽然它的脚踏板目前是固定角度的，但将来可以调整角度，让机器人根据需要上下移动。近距离观察机器人的脚踏板作为附加功能，该设备还能探测并避开周围沙地上的坚硬障碍物。它是通过在附肢进行"动力冲程"时感知沙流中不断增加的阻力来做到这一点的。不过，目前这种技术只能探测机器人两侧和上方的物体，而不能探测下方或正前方的物体。该机器人已经在实验室的一个装满沙子的水箱和加利福尼亚州拉霍亚海岸海滩的沙子中进行了测试。希望有一天，这种机器人的后代能被用于检查粮仓、检测土壤污染、搜救任务或地外探索等应用。有关这项研究的论文最近发表在《先进智能系统》杂志上。在下面的视频中，我们可以看到该机器人的游沙动作。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1374463.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1374463.htm

以玫瑰为灵感的机器人抓手可以轻而易举地抓起易碎物品

以玫瑰为灵感的机器人抓手可以轻而易举地抓起易碎物品它由一个安装在硬质圆形底座上的柔软弹性体漏斗状套筒组成。该底座与一个电动推杆相连，电动推杆可以像转盘一样旋转底座（和相连的套筒）。在拾取易碎物品时，机器人将开口套筒向下放到易碎物品上并将其环绕，使大量弹性体与易碎物品的侧面接触。然后，致动器旋转底座，使套筒轻轻皱起并包裹住物体。然后，只需朝相反方向旋转套筒即可将物品提起、移动和释放。据创造ROSE抓手的科学家介绍，与传统的软抓手相比，ROSE抓手的制造成本更低，它可以抓起更多种类的物体，因为它施加的压力更轻柔、更均匀，而且非常耐用--经过40万次试验后，它仍然可以正常工作，即使套筒被撕裂，它仍然可以抓起物品。首席科学家VanAnhHo副教授说："ROSE抓手具有巨大的潜力，可以彻底改变抓取应用，并在各个领域获得广泛认可。其简单明了、坚固可靠的设计将激励研究人员和制造商在不久的将来将其用于各种抓取任务。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1371001.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1371001.htm

蚯蚓启发的机器人可通过做波浪运动来移动

蚯蚓启发的机器人可通过做波浪运动来移动蚯蚓的身体是由被称为分节的各个充满液体的部分组成的，每个部分都有一个环绕它的圆形肌肉。还有沿蚯蚓身体长度方向运行的纵向肌肉。当相邻元气层的圆肌收缩时，它们会使蠕虫的那一部分变得更长、更纤细。然而，当一个区域的纵向肌肉收缩时，它们会使蠕虫的那一部分变得更短、更胖。因此，利用这两种类型的收缩的连续序列，蠕虫基本上能够从它的鼻子到尾巴发出"肥胖的波"。这些波浪连同被称为刚毛的抓土刚毛，使这种常见的动物能够在土壤中穿行。在BarbaraMazzolai教授的领导下，意大利技术研究所（IstitutoItalianodiTecnologia）的一个科学家团队开始在一个机器人中重现这一机制。机器人在颗粒状介质中展示了它的掘进能力由此产生的45厘米（17.7英寸）长的装置由五个相连的"蠕动软执行装置"（PSA）组成。每一个都由一个内部的波纹管（有点像微型烘干机的通风管），一个外部的软性弹性体皮肤，以及密封在两者之间的粘性液体组成。当空气被泵入时，波纹管会变长，拉伸皮肤并允许液体铺成薄层--换句话说，PSA变得又长又瘦。然而，当空气被抽出时，风箱缩短，压缩的液体将皮肤向外推......因此PSA变得又短又胖。通过连续激活PSA的顺序，加上一些替代刚毛的小型外部摩擦垫的帮助，机器人得以在平坦的表面上、通过管道和颗粒状介质中前进。该机器人目前能够以每秒1.35毫米的速度移动，意大利技术研究院。Mazzolai及其同事现在正致力于进一步开发这项技术。关于他们研究的论文最近发表在《科学报告》杂志上。这不是我们看到的第一个机器人蚯蚓，麻省理工学院和康奈尔大学的团队已经创造了其他例子，但原理不同。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1347229.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1347229.htm

毫米软体机器人会奔跑会游泳，堪比领域的“小猎豹”

毫米软体机器人会奔跑会游泳，堪比机器人领域的“小猎豹”北京时间9月15日早间消息，据报道，目前，奥地利约翰内斯·开普勒大学科学家最新研制出能够高速奔跑、游泳和跳跃的可操控软体机器人，在测试过程中，机器人达到了每秒70倍体长的奔跑速度，该结果是令人惊奇的，因为即使是猎豹(地球上奔跑速度最快的陆地动物)也只能达到每秒23倍体长的速度！PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1316387.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1316387.htm