研究人员开发出可以玩任天堂游戏的软体机器人手

马里兰大学的研究人员和工程师创建了一个可以玩任天堂超级马里奥兄弟的3D打印软体机器人手。

这项研究是在《科学进展》杂志上发表的，标志着机器人手的灵活性取得了巨大的进步。

软体机器人领域专注于柔性和充气机器人，它们由水或空气驱动，而传统机器人则由电力驱动。由于软体机器人的安全性和适应性，人们对其越来越感兴趣，常常将其用于假肢和医疗设备。然而，在这项新研究之前，控制使机器人能够弯曲和移动的液体一直很困难。

研究团队由马里兰大学机械工程助理教授Ryan D. Sochol领导。团队的重大突破是在3D打印中实现了完全装配的软体机器人和集成的液体电路，并且所有这些都可以在一步中完成。

Joshua Hubbard是共同第一作者。

“以前，软体机器人手的每个手指通常需要自己的控制线，这会限制其便携性和实用性，”Hubbard解释说。“但是通过使用我们的集成液体晶体管3D打印软体机器人手，只需一个压力输入，它就可以玩任天堂游戏。”

图片：马里兰大学

演示机器人

团队通过设计一个集成液体电路来演示软体机器人手，使其能够对单一控制压力做出反应。通过施加低压力，团队可以使第一个手指按下任天堂控制器，使马里奥走路。通过施加高压力，马里奥会跳跃。

手依赖于一个预编程，自动在关闭、低压、 сред压和高压之间切换，并且能够成功地操作任天堂控制器，在不到90秒的时间内完成游戏的第一关。

Ruben Acevedo是最近的博士毕业生和研究的共同第一作者。

“最近，几个团队尝试利用液体电路来增强软体机器人的自主性，”Acevedo说，“但是建造和集成这些液体电路的方法需要数天到数周的时间，需要大量的手工劳动和技术技能。”

3D打印

团队使用“PolyJet 3D打印”技术，这涉及多种材料的“墨水”层叠在一起。

Kristen Edwards是研究的共同作者。

“在一天的时间内，经过少量的劳动，研究人员现在可以从启动3D打印机到拥有完整的软体机器人，包括所有的软体执行器、液体电路元素和身体特征，全部都可以使用，”Edwards说。

选择马里奥不仅仅是为了好玩，而且它实际上为测量手的灵活性提供了一个准确的方法。游戏的时间和关卡已经确定，一个错误就会结束游戏。这为机器人提供了一个新的评估方法。

其他研究进展和开放访问

研究团队的论文还详细介绍了受陆龟启发的软体机器人，这些机器人都是在UMD的Terrapin Works 3D打印中心打印的。

团队的策略也是开放源码的，论文是开放访问的，任何人都可以阅读。团队还将补充材料链接到GitHub，包括所有的电子设计文件。

“我们正在免费分享所有的设计文件，以便任何人都可以轻松下载、修改和3D打印，无论是使用自己的打印机还是通过打印服务，”Sochol说。“我们希望这种开放源码的3D打印策略能够提高软体机器人和集成液体电路的可及性、传播性、可复制性和采用率，从而加速该领域的进步。”

团队现在正在研究如何将他们的技术应用于生物医学领域，例如康复设备、外科手术工具和可定制的假肢。