新興的機器人建筑，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動模式已經(jīng)在機器人身上得到了復制，通過化學膨脹、皮膚拉伸或折紙變形等多種變形機制。

首爾國立大學(Seoul National University)韓國軟機器人研究中心(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《科學機器人》(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)計之一。

“在過去的幾年里，我們一直在研究幾種仿生機器人，包括發(fā)表在《科學》雜志上的以水為靈感的跳水機器人，以及折紙靈感的可變形機器人和軟機器人，”通訊作者和該研究的首席研究員Kyujin Cho教授告訴TechXplore?！拔覀儗衫煺奂埖难芯靠梢钥醋魇俏覀冎肮ぷ鞯囊粋€整合?！?/p>

在研究鵜鶘鰻魚如何張大嘴時，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，在機器人身上復制出來。這激發(fā)了他們設(shè)計基于折紙的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)由可伸縮的軟材料制成，可以使機器人的形狀發(fā)生實質(zhì)性的變化。

到目前為止，大多數(shù)研究團隊已經(jīng)開發(fā)出使用軟材料或基于折紙設(shè)計的機器人。軟機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。當鵜鶘鰻試圖吃掉獵物時，它會做出一種獨特的動作，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器人建筑中復制這種行為，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、機器人建筑的主要設(shè)計師Woongbae Kim解釋說?！芭c其他仿生學建筑復制整體形狀變化機制相比，雙變形原則可以實現(xiàn)兩種不同功能運動的極端形狀變化?！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，這些折紙裝置模仿了鵜鶘鰻使嘴膨脹的機制。流體壓力指向機器人身體最初展開的方向，這使得機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)的機器人設(shè)計中開發(fā)出一個基本的雙變形單元，它可以作為各種折紙設(shè)計的基本單元。他們發(fā)現(xiàn)這些機器人可以做出各種各樣的動作，包括抓取、爬行和水下運動。Cho說:“我們的研究為軟式機器人提供了一種新的設(shè)計策略，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為，未來軟機器人將被開發(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特的折紙和可拉伸的皮膚為基礎(chǔ)的設(shè)計可以用于開發(fā)各種新的形狀變形機器人系統(tǒng)。研究人員現(xiàn)在正計劃繼續(xù)他們的設(shè)計，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)造新的運動，例如組合纏繞。”對于實際的機器人應(yīng)用，可拉伸的折紙結(jié)構(gòu)應(yīng)該優(yōu)化，使其更堅固、更可靠。最后，我們希望利用我們的設(shè)計來開發(fā)新的軟機器人系統(tǒng)，比如可展開的軟機械臂。”
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