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蟑螂带来灵感科学家研制出软体机器人

文章来源:新华网 陈宇轩 孙琪   发布时间:2019-08-12  【字号:     】  

  令人讨厌的蟑螂,却成为科研人员灵感的来源。一个由清华大学、美国加州大学伯克利分校、北京航空航天大学的科研人员组成的研究团队近日发布消息称,他们通过模仿蟑螂研制出的一种新型软体机器人,在运动速度和抗压性方面取得了突破。这项研究成果近日发表于《科学—机器人学》。

  由于用金属、塑料等刚性材料制成的机器人结构脆弱,容易受到挤压破坏,科研人员把目光投向了柔性材料。然而,单纯用柔性材料制造的机器人运动速度缓慢,如何同时具备快速灵活的运动能力和较强的抗挤压能力,一直是软体机器人领域的一个难题。

  行动迅速、抗挤压能力强的蟑螂给了科研人员灵感。论文通讯作者、清华大学深圳国际研究生院副教授张旻告诉记者,他们把一块柔性压电材料和一块聚合物骨架结合起来,设计了一个类似蟑螂的机器昆虫,再为它配备一条具有特殊力学结构的“腿”,根据它的运动步态调整结构设计,最终实现了速度和抗压性的突破。

  实验显示,这个长度为1厘米、重量约20毫克的“蟑螂”最高运动速度可达每秒20个自身身长,还具有爬坡的能力。在承受100克重物挤压后,它的运动能力保持不变,即使在承受约60公斤的成人踩踏后,仍然具备一定程度的运动能力。

  “这项研究关键的创新就是它的结构设计和驱动原理,尤其是‘腿’的设计让‘蟑螂’实现快速移动,开辟了全新的软体机器人设计思路。”张旻说。

  这样的软体机器人有望广泛应用于灾害救援、管道检测、环境监测、临床医疗等领域。不过张旻坦言,目前大多数软体机器人的性能离真正应用还有相当长的距离,下一步,他们将继续优化软体机器人的结构设计,重点解决软体机器人驱动力、负载能力、避障能力不足等问题,增加弹跳、爬壁等功能。




(责任编辑:侯茜)

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