如何造出既靈活又堅固的機器人？擰瓶蓋螺絲不在話下

大數據摘要作品

作者：Mickey

研究人員在創建機器人時，很容易陷入兩種特質的平衡困境——靈活與堅固。一般來說，這兩種特質很難兼得，但對於許多需要細緻操作的場景，又缺一不可。

在最近的一項研究中，研究人員創造了一種機器人，它具有高度的靈活性，同時仍能保持「肌肉」的高度緊張，使其有足夠的扭轉運動來完成困難的任務。在一項實驗中，該機器人能夠從瓶子上取下蓋子，同時產生的扭轉運動是同類領先機器人的 2.5 倍。

這項結果發表在 1 月 13 日的IEEE機器人和自動化快報上。

論文連結：https://ieeexplore.ieee.org/document/9999348

張拉整體機器人由剛性框架和軟纜組成的網絡組成，這使它們能夠透過調整內部張力來改變形狀。

參與這項研究的東京工業大學碩士生Ryota Kobayashi 解釋說：「張拉整體結構因其獨特的特性——輕巧、靈活和耐用而有頗具優勢。」 「這些機器人可以在具有挑戰性的未知環境中運行，例如洞穴或太空，並具有更複雜和有效的行為。”

張拉整體機器人的基礎結構可以有不同數量的剛性結構或“桿”，整體數量從2 到12 個不等，有時甚至更多——但根據一般經驗，具有更多桿的機器人通常更複雜且更難設計。

20%的收縮，2個方向50度大扭轉

#張拉整體機器人由剛性框架和軟纜組成的網絡組成，這使它們能夠透過調整內部張力來改變形狀。

在他們的研究中， Ryota的團隊創造了一個張拉整體機器人，它依賴六根張拉整體模組。為了確保機器人實現強大的扭轉，使用了三角形的虛擬地圖，機器人的人造肌肉被放置在其中，以便它們可以連接三角形的頂點。當肌肉收縮時，它會使三角形的頂點更靠近。

依靠這項技術，機器人僅使用人造肌肉 20% 的收縮就實現了兩個方向 50 度的大扭轉運動。 Ryota說，他的團隊對系統的效率感到驚訝——人造肌肉的微小收縮會導致大幅收縮和扭轉變形。

扭轉是已有機器人的2.5倍

#「大多數六桿張拉整體機器人只會在結構輕微變形的情況下滾動，導致運動受限，」東京工業大學助理教授Hiroyuki Nabae 說，他也參與了這項研究。值得注意的是，作者報告說，他們的六桿機器人產生的大扭轉運動是已有六桿張拉整體機器人的 2.5 倍。

接下來，研究團隊為機器人裝上橡膠手指，幫助它抓取物體，並測試它完成任務的能力。在一項實驗中，機器人手臂降低到可口可樂瓶上，抓住瓶蓋，轉動，抬起手臂並重複一次抓握和轉動動作，以在幾秒鐘內取下瓶蓋。

研究人員正在考慮以這項技術為基礎的方法，例如，透過增加機器人向不同方向彎曲的能力，並結合允許機器人識別其環境中的新形狀的技術。後者的進步可以幫助機器人根據需要更好地適應新的環境和任務。

素材來源：https://spectrum.ieee.org/tensegrity-robot?utm_campaign=post-teaser&utm_cnotallow=e0401vfk

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