研究人員對機器人如何移動有了新的認識

謝菲爾德大學電氣與電子工程學院曹林博士領導的研究小組將機器人技術長期存在的缺陷之一重新構想為突破性功能，揭示了軟體機器人以前所未有的靈巧性移動、變形甚至“生長”的新方式。

學習中， 發表 V 科學成就引入了通過滯後作用實現形狀變形 (HasMorph)，這一概念可能會改變工程師為醫學、工業和災難響應設計靈活機器人的方式。

從“更多電機”到“智能運動”

傳統上，機器人專家認為，為了實現更靈巧的動作，機器人需要更多的執行器，例如，給木偶添加更多的繩子。但這使得機器人體積龐大、昂貴且難以控制。

曹博士的團隊採取了截然不同的觀點：如果通過利用工程師通常試圖消除的自然機械行為（滯後現象），更少的執行器可以做更多的事情，結果會怎樣。

當力的方向發生變化時，系統的運動不能完全遵循其路徑，例如，由於齒輪齒之間的間隙而導致換檔方向之間出現輕微延遲，就會出現滯後現象。 “我們沒有對抗這種效應，而是決定利用它，”曹博士說。 “事實上，滯後現象可以讓機器人記住它們之前的形狀，並以最小的努力執行複雜的動作。”

一個概念的三個突破

1. 改變你的想法。該團隊將滯後從系統缺陷轉變為設計優勢，利用它來創建受控的、穩定的形狀變化 軟機器人。
2. HasMorph 激活範例。只需兩條肌腱，機器人就可以獨立控制多個彎曲部分，創造出數十億種可能的形狀。這與傳統的“更多電機，更靈活”的方法有很大不同。
3. 生長機器人的可逆形狀變化。通過將 HasMorph 與可翻轉的軟生長機器人相結合，該機器人在尖端像植物一樣展開，團隊可以靈活地控制生長的形狀和方向。機器人可以向前生長、避開障礙物、遵循其尖端的精確路徑（“跟隨領導者”），甚至可以從尖端縮短自身——這是該領域受歡迎的功能。

為什麼這很重要

運動中的簡單性和智能性的結合在多個領域開闢了新的可能性：

• 最低限度 侵入性手術– 薄型機器人內窺鏡可以在體內自由移動，避開健康組織，安全準確地到達目標器官。
• 搜救。機器人可以在被毀壞的建築物或瓦礫中導航以尋找倖存者。
• 管道和結構的檢查。機器人可以探索狹窄、蜿蜒的空間，而不需要笨重的機械或多台電機。

“對於患者來說，這可能意味著更安全、創傷更小的手術，”曹博士說。 “對於機器人專家來說，HasMorph 是 範式轉變– 這表明更靈活的運動並不總是意味著更多的電機。這意味著設計更加智能。 ”