受蜘蛛启发的变形机器人现在更小了

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科罗拉多大学博尔德分校的工程师从包括蜘蛛在内的动物世界中获得灵感，设计出了mCLARI。信用:海科·卡布茨

（）据科罗拉多大学博尔德分校（丹尼尔·斯特兰）：这个变形机器人变小了很多。在一项新的研究中，科罗拉多大学博尔德分校的工程师首次推出了mCLARI，这是一种2厘米长的模块化机器人，可以被动改变形状，从多个方向挤过狭窄的缝隙。它的重量不到一克，但可以支撑超过其体重三倍的额外载荷。

这项研究由Paul M. Rady机械工程系助理教授Kaushik Jayaram和博士生Heiko Kabutz领导。他们的工作最近在底特律举行的2023年智能机器人和系统国际会议上获得了关于安全、安保和救援机器人的最佳论文奖。

该论文改进了该团队以前的微型变形机器人CLARI，使其更小更快。这种机器人可以在混乱的环境中熟练地操纵，从向前跑切换到左右跑，而不是转向，而是改变它的形状，这使它有可能在重大灾难后帮助第一反应者。这项研究使Jayaram的团队向实现昆虫大小的机器人更近了一步，这些机器人可以在类似于动物的自然地形中无缝移动——主要是通过结合柔软机器人的适应性和刚性机器人的灵活性。

他们的最新版本在长度上缩小了60%,质量上缩小了38%,同时保持了其前身80%的驱动功率。该机器人的速度也是其前身的三倍多，达到每秒60毫米的运行速度，或每秒三倍于其身体长度。此外，与CLARI类似，该机器人能够以各种形状运动，并使用多种步态以多种频率运行。

这种小型化的最新突破是由基于折纸的设计和层压制造技术实现的，Jayaram和他的同事以前曾用来制造一个名为HAMR-Jr的机器人。使用这种新颖的方法，Jayaram和Kabutz能够在不牺牲机械灵活性的情况下缩小(或放大)他们的设计，使这种机器人的尺寸更接近现实世界的应用需求。这包括检查和维护有价值的资产，如喷气式发动机。
这项新研究的主要作者Kabutz拥有外科医生般的手，这使他能够构建和折叠机器人的微小腿部模块。Kabutz从小对机器人着迷，高中时参加过机器人比赛。



麦克拉里挤过缝隙的延时图像。信用:海科·卡布茨

“最初，我对建造更大的机器人感兴趣，”Kabutz说，“但当我来到Jayaram的实验室时，他真的让我对建造昆虫规模的生物启发机器人感兴趣。”

“由于这些机器人可以变形，你仍然可以有稍微大一点的尺寸，”贾亚兰姆说。“如果你的体型稍微大一点，你就能承受更多的重量。你可以有更多的传感器。你会有更长的寿命，更稳定。但当你需要时，你可以挤过并进入那些特定的缝隙，比如喷气发动机的检查口。”



麦克拉里机器人的重量不到一克。信用:海科·卡布茨

Jayaram的研究团队研究来自生物学的概念，并将其应用于现实世界工程系统的设计。在他的实验室里，你可以找到模仿各种节肢动物身体形态的机器人，包括蟑螂和蜘蛛。

“我们从根本上有兴趣了解为什么动物是这样的，它们是这样移动的，”贾亚拉姆说，“以及我们如何才能建造生物启发机器人，以满足社会需求，如搜索和救援，环境监测，甚至在手术中使用它们。”

这项新研究的共同作者包括亚历克斯·亨德里克和帕克·麦克唐纳，他们是机械工程专业的博士生。