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高端仿生学机器人开发 3D打印又一前沿应用

2015-11-02 16:35
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  估计很多人会觉得蚯蚓让人恶心,但是对于机器人学家来说,它们其实是一个很有趣的研究对象。众所周知,运动能力是机器人技术开发的一个极为重要的方面。而如今科学家们越来越多地把目光转向了动物王国,希望能够从中获得灵感。近日,来自Case Western大学的研究人员就受蚯蚓启发,开发出了一种仿生的蠕虫机器人,这种机器人未来有望在手术、甚至是管道清理中得到应用。

  据了解,这个让人眼界大开的机器人是由一支由神经科学家和工程师组成的研究团队打造的,其成员包括来自该校仿生机器人研究中心的Alexander S. Boxerbaum、Andrew D. Horchler、Kendrick M. Shaw、Hillel J. Chiel和Roger D. Quinn等。尽管该团队已经就此课题在发表了几篇论文,不过本月初他们在Society for Neuroscience(SfN,神经科学协会)年会上的展示还是让人瞩目。

  据该项目研究人员Horchler解释说,蚯蚓有一种特别奇怪的运动形式,也就是我们所谓的蠕动。它们使用两种类型的肌肉来收缩和扩张液囊——使自己的身体更长、更薄、更宽或者更短,并藉此向前运动。通过仔细研究蚯蚓能够产生这一运动的神经系统和身体系统,Horchler及其同事已经打造出了一个3D打印的机器人,可以以机械的形式再现这一运动。“这种运动方式在约束空间中特别有效。因此软虫机器人最终可能会在管道检测、洞穴勘探或者地质考察中发挥作用。理解这一运动的控制和物理现象是其中的关键,而我们通过力学模型、数学和计算机仿真解决了这个问题。”研究团队解释说。

  为了能够重建它,科学家们建立了一系列运动学模型和2D模拟方案。“相反,这个原型使用一个处于外部的连续编织的网来使机器人的身体产生波浪式的运动。”他们。最终他们打造出了这个前所未有的蠕虫机器人CMMWorm(兼容模块化网格蠕虫)。它是由一个人工神经元控制器和一系列神经元组组成的模块化蠕虫机器人。几十个3D打印的节点通过尼龙的方式相互连接,致动器也在其中,除此之外科学家们还是有了一些市场上可以买到的现成部件。

  此外,CMMWorm最让人印象深刻的是它的收缩能力。“除了每段独立控制和具有可更换的网格属性之外,CMMWorm还具有很高的收缩率(可收缩至其最大直径的52%)。因此这种机器人可以游走管道如履平地。”他们说。将来这种CMM蠕虫机器人的微型版本甚至可以进入人体,执行一些类似内镜检查的任务等。更为详细的信息可点击此处浏览研究团队发表的关于这个机器人设计的论文。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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