浙江大學(xué)教授開發(fā)出真空驅(qū)動(dòng)的柔性機(jī)器人

相較于剛性機(jī)器人，柔性機(jī)器人展現(xiàn)出了其所不具備的優(yōu)勢(shì)。柔性機(jī)器人具有不同的軟硬件體系結(jié)構(gòu)：每個(gè)關(guān)節(jié)都配置力傳感器，并且底層控制體系結(jié)構(gòu)由原來的位置控制，轉(zhuǎn)變?yōu)榱臀恢萌诤峡刂?，使機(jī)器人兼具高精度位置控制和高動(dòng)態(tài)力控制。

當(dāng)前，柔性材料的軟機(jī)器人已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。在許多情況下，為了完成緊急任務(wù)（如救援），需要快速制造出適合的軟體機(jī)器人?，F(xiàn)在，浙江大學(xué)工程學(xué)院教授鄒俊就基于剛性機(jī)器人仍存在的局限，開發(fā)出了一個(gè)真空驅(qū)動(dòng)的柔性機(jī)器人。

一開始，研究人員提出一種剛?cè)峤Y(jié)合的設(shè)計(jì)方案，即用一個(gè)真空驅(qū)動(dòng)的柔性扭轉(zhuǎn)執(zhí)行器（V-SPTA，Vacuum-Powered Soft Pneumatic Twisting Actuators）作為軟體機(jī)器人的 “柔性關(guān)節(jié)”。

真空動(dòng)力軟氣動(dòng)執(zhí)行器（VSPAs）是一種有前景的新興應(yīng)用技術(shù)，包括人造肌肉、可編程運(yùn)動(dòng)和柔性抓手。它們具有靈活的變形、清潔的供電、與用戶安全的交互等優(yōu)點(diǎn)。

但是，在機(jī)器的構(gòu)造方面，研究人員依然采用傳統(tǒng)的方式，以至于出現(xiàn)了在給軟體機(jī)器人吸氣的時(shí)候，機(jī)器人無法把運(yùn)動(dòng)完全分離開的情況。

在此基礎(chǔ)上，研究人員進(jìn)一步改進(jìn)。

在進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，研究人員通過模塊組合將復(fù)合運(yùn)動(dòng)解耦，實(shí)現(xiàn)了單個(gè)運(yùn)動(dòng)。并且，又模仿傳統(tǒng)折紙藝術(shù)千紙鶴的折疊運(yùn)動(dòng)，設(shè)計(jì)出一種流體驅(qū)動(dòng)的全柔性人工肌肉。這種人工肌肉可以用于不同的軟機(jī)器人的快速重構(gòu)，就像“積木”一樣。

此外，它可以通過直線運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、彎曲運(yùn)動(dòng)，去實(shí)現(xiàn)所有的運(yùn)動(dòng)，為柔性材料軟機(jī)器人的制造提供了一種簡(jiǎn)便、快速的方法，大大提高了柔性材料的利用率。

同時(shí)，折紙?jiān)O(shè)計(jì)的應(yīng)用有助于基于柔性材料的機(jī)器人的發(fā)展，并在由各種柔性材料如水凝膠、電活性聚合物，液態(tài)金屬等制成的軟體機(jī)器人中具有廣闊的應(yīng)用前景。

顯然，基于柔性材料的軟式機(jī)器人在實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)、操作精細(xì)物體、提供更安全的人機(jī)交互以及適應(yīng)受限環(huán)境等方面展現(xiàn)了出了巨大的可能性，未來也將在更廣泛的場(chǎng)景中得到更多的應(yīng)用。
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