3D打印柔性夾爪變身機器人，自主行走越障

3D打印柔性夾爪變身機器人，自主行走越障

加州大學圣地亞哥分校的工程師開發出第一臺能夠在粗糙表面上行走的軟機器人，如沙子和鵝卵石。3D打印的四足機器人可以越過障礙物并在不同的地形上行走。

由加利福尼亞大學圣地亞哥分校機械工程教授Michael Tolley領導的研究人員將于5月29日至6月3日在新加坡參加IEEE國際機器人與自動化大會。機器人可用于捕獲危險環境中的傳感器讀數或搜索和救援。

高端打印機使研究人員能夠在同一組件內一起打印軟質和剛性材料，從而實現了這一突破。這使得研究人員可以為機器人的腿設計更復雜的形狀。

Tolley說，將柔軟和堅硬的材料結合在一起將有助于創造出新一代快速靈活的機器人，這些機器人比以前的機器人更具適應性，可以安全地與人類并肩工作。他補充說，將軟硬材料混合到機器人體內的想法來自大自然。“在本質上，復雜性的成本非常低，”托利說。“使用像3D打印這樣的新制造技術，我們正試圖將其轉化為機器人技術。”

Tolley指出，3D打印軟質和剛性機器人而不是依靠模具來制造它們要便宜得多，速度也快得多。到目前為止，軟機器人只能在地面上進行洗牌或爬行，而無法抬起腿。這個機器人實際上可以走路了。

研究人員在大型巖石，傾斜表面和沙子上成功測試了系留機器人。機器人也能夠從步行到爬行過渡到越來越狹窄的空間，就像貓在爬行空間中搖擺一樣。

Dylan Drotman，博士 加州大學圣地亞哥分校Jacobs工程學院的學生領導了設計腿部和機器人控制系統的工作。他還開發了模型來預測機器人將如何移動，然后將其與機器人在現實生活環境中的實際行為進行比較。

這個怎么做的

支腿由三個平行的，連接的密封充氣室或致動器組成，由橡膠狀材料3D打印。腔室內部是空心的，因此可以充氣。在外面，腔室是波紋管，使工程師能夠更好地控制腿部的運動。例如，當一個腔室充氣而另外兩個腔室沒有充氣時，腿部會彎曲。腿部以X形狀布置并連接到剛體。

機器人的步態取決于時間的順序，壓力的大小以及四條腿中的活塞充氣的順序。機器人在現實生活中的行走行為也與研究人員的預測非常吻合。這將使工程師在設計軟機器人時能夠做出更好的教育決策。

目前的四足機器人原型系在一個開源板和一個空氣泵上。研究人員正在努力使電路板和泵都小型化，以便機器人可以獨立行走。Tolley說，這里的挑戰是找到合適的電路板設計和正確的組件，如電源和電池。