研究人员创造了可自我重构的多腿机器人群

美国一组研究人员开发了一组可重新配置的相同的低成本四足机器人,它们的腿和尾巴具有方向性灵活,可以根据需要自动连接。

Ozkan-Aydin & Goldman通过一系列实验表明,一群可链腿机器人能够在具有挑战性的环境中移动,并完成单个机器人无法完成的复杂任务。图片来源:圣母大学。

Ozkan-Aydin & Goldman通过一系列实验表明,一群可链腿机器人能够在具有挑战性的环境中移动,并完成单个机器人无法完成的复杂任务。图片来源:圣母大学。

“有腿的机器人可以在崎岖的地形和狭窄的空间等具有挑战性的环境中导航,四肢的使用提供了有效的身体支持,实现了快速的机动性,并有助于跨越障碍。”诺特丹大学(University of Notre Dame)电气工程系和佐治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)物理学院的机器人工程师Yasemin Ozkan-Aydin博士说。

“然而,有腿机器人在陆地环境中面临着独特的移动挑战,这导致了移动性能的下降。”

在这项研究中,Ozkan-Aydin博士和她的同事,来自佐治亚理工学院的Daniel Goldman教授假设,单个机器人之间的物理连接可以增强陆地上有腿的集体系统的机动性。

单独的机器人执行简单或小的任务,如在光滑的表面上移动或携带一个轻的物体,但如果这个任务超出了单个机器人的能力,它们就会相互连接,形成一个更大的多腿系统,共同克服问题。

奥兹坎-艾丁博士说:“当蚂蚁收集或运输物体时,如果有一个物体遇到了障碍,它们就会集体努力克服这个障碍。”

“例如,如果路径上有一个缺口,它们会形成一座桥,让其他蚂蚁可以穿过——这就是这项研究的灵感。”

“通过机器人技术,我们能够更好地了解这些生物系统的动力学和集体行为,并探索未来我们可能如何使用这种技术。”

利用3D打印机,科学家们制造了长15 - 20厘米(6-8英寸)的四足机器人。

每个机器人都配备了锂聚合物电池、微控制器和三个传感器:一个在前面的光传感器和两个在前面和后面的磁触摸传感器,让机器人彼此连接。

四个灵活的腿减少了对额外传感器和部件的需求,并赋予机器人一定程度的机械智能,这有助于与粗糙或不平坦的地形进行交互。

“你不需要额外的传感器来探测障碍物,因为腿部的灵活性有助于机器人直接通过障碍物,”奥兹坎-艾丁博士说。

“它们可以测试道路上的缝隙,用身体搭起一座桥;移动对象单独;或者连接在不同类型的环境中集体移动物体,这与蚂蚁没有什么不同。”

研究人员在草地、覆盖物、树叶和橡子上测试了他们的机器人。

机器人还测试了粗毛地毯,并将矩形木块粘在刨花板上作为粗糙的地形。

当一个单独的单元被卡住时,就会向其他机器人发送一个信号,这些机器人连接在一起,在共同工作的同时为成功穿越障碍物提供支持。

“我们的设计还有待改进,”奥兹坎-艾丁博士说。

“但我们希望这些发现能够为低成本有腿的蝗群的设计提供参考,这些蝗群能够适应不可预见的情况,并执行现实世界中的合作任务,如搜救行动、集体物体运输、太空探索和环境监测。”188bet官网注册

团队的工作发表在杂志上科学的机器人

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Yasemin Ozkan-Aydin和Daniel I. Goldman, 2021年。自重构多腿机器人群体共同完成具有挑战性的地面动力学任务。科学的机器人6 (56);doi: 10.1126 / scirobotics.abf1628

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