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【爬墙机器人】可以爬垂直墙,像水蛭一样柔软的爬墙机器人

时间:2019-05-13

机器人技术开发人员长期以来一直在寻找新的推进方式的生物灵感设计。Toyohashi University of Technology 的机械工程系副教授tomoaki mashimo博士和剑桥大学工程系机器人专业的Fumiya iida博士的研究团队已经成功开发出一种水蛭形状的机器人“LEeCH”,它可以爬上垂直的墙壁。



LEeCH,纵向可扩展连续体,灵感来自动物水蛭亚纲。它有一个柔软的身体,由淋浴软管的材料制成,还有两个吸盘。这种机器人能够像水蛭一样,无约束地伸展和弯曲身体。由于其灵活的身体结构和吸盘,机器人成功地爬上了垂直的墙壁,甚至到达了墙壁的另一侧。这项研究于2019年3月27日发表在美国科学期刊《软机器人》上。


爬墙机器人具有广泛的潜在应用,包括建筑检查和维护,以及在灾难现场的搜索和救援任务。爬垂直墙还是比较容易做到的,然而在现实中,机器人可能必须越过墙壁上的障碍物,如台阶和向不同方向的墙壁过渡。最困难的任务是到达墙的另一边。一个能够爬到墙顶的机器人必须面对从顶端到另一边的难题。该小组开发了一种受陆地水蛭启发的机器人,这种水蛭是大自然中优秀的登山者。研究小组设计了一种新的运动机构,利用淋浴软管的管状结构来模拟水蛭的优点,即轻便、灵活和可扩展性。柔性管是一种由S形截面的金属板螺旋缠绕而成,已在一般家庭中使用。齿轮与管子表面的螺旋槽啮合。柔性管通过旋转运动前后移动。


爬升机器人示意图。(a)真正的水蛭。(b)水蛭。


水蛭机器人的身体由三个并联的柔性管组成。通过控制由齿轮供给每个柔性管的长度,主体可以弯曲或伸长。水蛭机器人在垂直壁上成功地实现了向上/向下攀爬和水平过渡。通过结合这两种转变,机器人能够在二维墙面上自由移动。机器人的柔性身体具有很大的变形,使它能够从垂直墙的一侧过渡到另一侧。这是世界上第一次研制出能够在墙上自由移动的柔性机器人。


这项工作得到了JSPS研究员(编号17J04776)、英国工程与物理科学研究委员会(EPSRC)DTP(授予1476475和RG92738)和Mathworks有限公司(授予RG90950 378)的资助。项目主导人Ayato Kanada获得了教育、文化、体育、科技部日本科学促进会领导研究生院的支持。

关键字: 机器人
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