Octobot

Octobot

Octobot(章魚機器人)是指3D列印出來的機器人,全使用柔性材料,外形酷似章魚,無需電力便可自主運動,材料成本還不到3美元。

Octobot(章魚機器人),來自哈佛大學威斯生物工程研究所的全軟體機器人。

哈佛大學的工程師Robert Wood和Jennifer Lewis,在他們的描述中,Octobot是一隻僅手掌大、各個構件都不使用硬性材料的自動機器人。

基本介紹

  • 中文名:章魚機器人
  • 外文名:Octobot
  • 類型:機器人
  • 生產者:哈佛大學
研發歷程,研發背景,工作原理,功能發展,

研發歷程

早在2011年的時候,該文的第一作者、哈佛大學助理研究員Michael Wehner就已經帶領著他的團隊探索全柔性機器人。當時他們想的是用常規的泵閥系統來驅動機器人,並且需要電纜連線機器人,這意味著這只是一個半柔性機器人。當時橫亘在科學家面前的難題是,如何將電池和迴路用柔性材料代替。
5年後,Octobot才成為世界上首個全軟體機器人。Wehner團隊從章魚身上找到靈感,不僅機器人的軀幹和致動器是柔性材料,連控制系統和電源也使用柔性材料,無需再受外置電纜的牽制。

研發背景

一直以來,災險救援、極端環境探測都是人類研發機器人的重要套用場景,但傳統機器人的剛性材料經不起撞擊,反而在未知的複雜環境中“拖後腿”。如果把機器人的材料替換成柔性的,就可以讓機器人更好地適應外部環境。

工作原理

Octobot 的“大腦”部分是柔性微流體迴路,可以用由壓強激活的閥門和開關,在通道內傳導液體燃料。這種液體燃料是50%濃度的過氧化氫溶液,它會在鉑的催化下快速生成大量的水和氧氣,生成物的體積比原本的反應物大,從而改變通道內的壓強。章魚機器人的機械臂受到突然增大的壓強影響,會膨脹舒展,從而實現機械臂的運動。排氣孔同時保證氧氣最終會通過排氣孔排出。
Octobot
研究團隊的設計是把機器人的八隻機械臂分為兩批(四隻機械臂為一批),機械臂中設定了閥門和開關。啟動Octobot需要實驗者的協助,將過氧化氫分別注入到兩個儲液槽中,這兩個儲液槽分別對應一批機械臂。注入後,儲液槽會像氣球一樣會慢慢膨脹,並利用壓強差將過氧化氫通過微流體迴路。這時,由於壓強的變化,有些機械臂的控制點會打開,剩餘的會關閉,以此確保同一時間只有一半機械臂流通燃料。隨著燃料的消耗,所流通的機械臂內部壓強會下降,使得燃料轉而流向另半部分原本關閉通道的機械臂。如此往復,通過精巧的閥門開關設計,利用不斷變化的壓強差,燃料進行來回流通,Octobot能保持機械臂在一段時間內的自主運動。

功能發展

Octobot還沒有專門為一項操作任務進行設計,只是作為一種技術的展示。後續,微流體迴路會升級得更為精密複雜,從而確保Octobot能更持久地運動,再搭配恰當的肢體動作,實現更複雜的操作。
除此之外,為了更好適用於複雜的套用場景,Octobot可能還需要將微流體迴路和柔性感測器結合,讓全軟體機器人更智慧型。

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