研究人员创建可以改变形状和移动的软体机器人

软体机器人领域面临的一个挑战是，大多数软体机器人需要连接到空气压缩机或插入墙壁。斯坦福大学的研究人员试图克服这个挑战。

纳森·尤塞维奇（Nathan Usevitch）是斯坦福大学机械工程的研究生。

“大多数软体机器人的一个重大限制是，它们必须连接到笨重的空气压缩机或插入墙壁，这阻止了它们的移动，”尤塞维奇说。“所以，我们想知道：如果我们在机器人内部保持相同的空气量怎么办？”

该团队能够开发出一个可以改变形状的人类规模软体机器人。通过这样做，软体机器人可以抓住和处理物体，并且能够以可控的方向滚动。

该研究于3月18日发表在《科学机器人》杂志上。

“我对人们的随意描述这个机器人是这样的：它是大英雄6中的贝玛克斯（Baymax）和变形金刚（Transformers）的混合体。换句话说，它是一个软体、安全的机器人，混合了可以显著改变形状的机器人，”尤塞维奇说。

简单版本

该软体机器人是通过结合三种不同类型的机器人而开发的。该团队发明的简单版本被称为“等周长机器人”（isoperimetric robot），因为机器人的形状会改变，但边缘的总长度和内部的空气量保持不变。

等周长机器人是由软体机器人、桁架机器人和集体机器人发展而来的。每种机器人类型都带来了不同的优势：软体机器人轻便且可适应，桁架机器人可以改变形状，集体机器人小且可以协作。

肖恩·福尔默（Sean Follmer）是机械工程助理教授和论文的共同高级作者。

“我们基本上是在用传统的电机操纵一个软体结构，”福尔默说。“这创造了一类非常有趣的机器人，它结合了软体机器人的许多优势和我们对更传统机器人的所有知识。”

复杂版本

该团队还通过连接多个三角形来开发机器人的更复杂版本。他们能够协调不同电机的运动，这使得机器人能够执行所需的行为，例如拾取一个球。

埃利奥特·霍克斯（Elliot Hawkes）是加利福尼亚大学圣巴巴拉分校机械工程助理教授和论文的共同高级作者。

“我们开发的一个关键理解是，要用一个大型软体气动机器人创造运动，你不需要实际地泵入和排出空气，”霍克斯说。“你可以使用机器人内部已经存在的空气，只需使用这些简单的电机移动它；这种方法更高效，并且使我们的机器人能够更快地移动。”

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太空探索

根据斯坦福大学机械工程研究生和论文共同第一作者扎卡里·哈蒙德（Zachary Hammond）的说法，该软体机器人的一种可能用途是太空探索。

“该机器人对于太空探索可能非常有用——尤其是因为它可以在小包中运输，然后膨胀后无需连接即可运行，”哈蒙德说。“在另一个星球上，它可以使用其形状改变能力来穿越复杂的环境，挤过狭窄的空间并跨越障碍。”

研究人员目前正在尝试不同的形状，并希望在水中测试机器人。

艾莉森·奥卡姆拉（Allison Okamura）是机械工程教授和论文的共同作者。

“这项研究凸显了以新的方式思考机器人设计和制造的力量，”奥卡姆拉说。“机器人设计的创造力正在随着这种系统的发展而扩大，这是我们在机器人领域真正希望鼓励的东西。”