新興的機(jī)器人建筑，它的靈感來自于何方

（文章來源：3D沙蟲網(wǎng)）

人工智能和機(jī)器人體系結(jié)構(gòu)的靈感通常來自于自然界中人類和動物的模式。在動物身上觀察到的運(yùn)動模式已經(jīng)在機(jī)器人身上得到了復(fù)制，通過化學(xué)膨脹、皮膚拉伸或折紙變形等多種變形機(jī)制。

首爾國立大學(xué)(Seoul National University)韓國軟機(jī)器人研究中心(Soft RoboTIcs Research Center)和葡萄牙Rebikoff-Niggeler基金會(FRN)的研究人員最近開發(fā)了一種機(jī)器人建筑，其結(jié)構(gòu)靈感來自生活在深海的鵜鶘鰻。他們的建筑出現(xiàn)在發(fā)表在《科學(xué)機(jī)器人》(Science RoboTIcs)雜志上的一篇論文中，是一系列受動物或自然現(xiàn)象啟發(fā)的最新設(shè)計(jì)之一。

“在過去的幾年里，我們一直在研究幾種仿生機(jī)器人，包括發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的以水為靈感的跳水機(jī)器人，以及折紙靈感的可變形機(jī)器人和軟機(jī)器人，”通訊作者和該研究的首席研究員Kyujin Cho教授告訴TechXplore。“我們對可拉伸折紙的研究可以看作是我們之前工作的一個整合?！?/p>

在研究鵜鶘鰻魚如何張大嘴時(shí)，Cho和他的同事們假設(shè)，這種行為可以通過折紙展開和柔軟皮膚拉伸技術(shù)的結(jié)合，在機(jī)器人身上復(fù)制出來。這激發(fā)了他們設(shè)計(jì)基于折紙的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)由可伸縮的軟材料制成，可以使機(jī)器人的形狀發(fā)生實(shí)質(zhì)性的變化。

到目前為止，大多數(shù)研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開發(fā)出使用軟材料或基于折紙?jiān)O(shè)計(jì)的機(jī)器人。軟機(jī)器人和基于折紙的架構(gòu)之間的關(guān)鍵區(qū)別在于，前者通過拉伸皮膚來改變形狀，而后者則通過展開褶皺來改變形狀，就像日本折紙藝術(shù)一樣。當(dāng)鵜鶘鰻試圖吃掉獵物時(shí)，它會做出一種獨(dú)特的動作，既要展開它的皺褶，又要張大嘴巴。在他們的研究中，Cho和他的同事們開始在一個機(jī)器人建筑中復(fù)制這種行為，方法是將受折紙啟發(fā)的技術(shù)與軟材料的使用相結(jié)合。

“我們的可拉伸折紙完全是由可拉伸材料制成的，所以它既體現(xiàn)了變形模式的展開和拉伸，”該研究的第一作者、機(jī)器人建筑的主要設(shè)計(jì)師Woongbae Kim解釋說?！芭c其他仿生學(xué)建筑復(fù)制整體形狀變化機(jī)制相比，雙變形原則可以實(shí)現(xiàn)兩種不同功能運(yùn)動的極端形狀變化?！薄?/p>

在Kim和他的同事提出的結(jié)構(gòu)中，柔軟的人造皮膚的流體路徑被一組可拉伸的折紙裝置所包圍和引導(dǎo)，這些折紙裝置模仿了鵜鶘鰻使嘴膨脹的機(jī)制。流體壓力指向機(jī)器人身體最初展開的方向，這使得機(jī)器人的動作與鵜鶘鰻的動作非常相似。

研究人員能夠從鵜鶘啟發(fā)的機(jī)器人設(shè)計(jì)中開發(fā)出一個基本的雙變形單元，它可以作為各種折紙?jiān)O(shè)計(jì)的基本單元。他們發(fā)現(xiàn)這些機(jī)器人可以做出各種各樣的動作，包括抓取、爬行和水下運(yùn)動。Cho說:“我們的研究為軟式機(jī)器人提供了一種新的設(shè)計(jì)策略，它一開始是緊湊和扁平的，但它可以用于執(zhí)行任務(wù)，然后再自動折疊?！薄拔覀冋J(rèn)為，未來軟機(jī)器人將被開發(fā)成小巧便攜的形狀，這樣人們在日常生活中就可以很容易地使用它們?！?/p>

在未來，Kim和他的同事提出的獨(dú)特的折紙和可拉伸的皮膚為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)可以用于開發(fā)各種新的形狀變形機(jī)器人系統(tǒng)。研究人員現(xiàn)在正計(jì)劃繼續(xù)他們的設(shè)計(jì)，例如，探索可伸縮傳感器如何與基于折紙的架構(gòu)集成。

“還有很多事情要做，”金說。他說:“現(xiàn)在，我們所介紹的原理可以應(yīng)用于不同的折紙結(jié)構(gòu)，以創(chuàng)造新的運(yùn)動，例如組合纏繞?！睂τ趯?shí)際的機(jī)器人應(yīng)用，可拉伸的折紙結(jié)構(gòu)應(yīng)該優(yōu)化，使其更堅(jiān)固、更可靠。最后，我們希望利用我們的設(shè)計(jì)來開發(fā)新的軟機(jī)器人系統(tǒng)，比如可展開的軟機(jī)械臂?！?br /> ? ? ? ?