One wild potential application would be in space — on the moon or Mars or other planets," said study co-lead author Nicholas Bartlett, a roboticist at Harvard University. "These are unpredictable environments, and a soft robot that can bend and adapt to such environments and put up with a lot of punishment could be really useful. You could also think of more practical applications, such as search-and-rescue missions in disaster scenarios such as collapsed buildings, where a soft robot could go where no wheeled robot could navigate."
Hard vs. soft
Conventional robots are typically rigid creations. Although they can be fast, precise and strong, this rigidity makes them vulnerable to harm from bumps, scrapes, twists and falls, and also prevents them from being able to wriggle past obstacles.
Increasingly, researchers are developing robots made from soft, elastic plastic and rubber, inspired by worms and starfish. These soft robots are resistant to many kinds of damage, and are able to overcome obstacles that can impede hard robots. But, their floppy nature can make them slow, weak and clumsy. Moreover, they often are not completely soft, since they require such hard components as motors, pumps, batteries and sensors, which also tend to be fragile.
Now, scientists have created a robot made up of both hard and soft parts that combines the best of both types. The idea of blending soft and hard materials in a robot's body came from nature, Bartlett said.
"The octopus has an almost entirely soft body, but a rigid beak, and when you look at the interface between the body and the beak, it's not an abrupt transition, but a gradual shift between hard and soft," Bartlett told Live Science. "Evolution has had a head start on us for many millions of years — why not take tried-and-tested designs and use them for inspiration with our machines?"
The researchers created the new robot using 3D printing, which creates items by layering materials such as rubber and plastic, just as ordinary printers lay down ink. However, 3D printers can lay flat layers on top of each other to build 3D objects. The droid weighed about 2.1 lbs. (965 grams). [The 10 Weirdest Things Created By 3D Printing]
Soft robots typically move their limbs by using air compressors that force bursts of air in and out of a series of pneumatic channels running through their appendages. Recently, the researchers pioneered a way to use explosive force to propel rubbery bots more quickly.
Jumping machine
The robot consists of a soft, three-legged body that absorbs impacts and a core that houses key components such as a battery, oxygen cartridge, butane cell, air compressor and a combustion chamber. The robot's core is made of two nested hemispheres — the bottom hemisphere is essentially a soft belly, while the top hemisphere is made of nine different layers of material, ranging from highly flexible to fully rigid, with the hardest layer a thousand times stiffer than the softest one.
The combustion-powered robot has three pneumatic legs and a belly that can flex. To move, the robot first inflates its pneumatic legs to tilt its body in the direction it wants to go. It then ignites a mix of oxygen and butane inside its combustion chamber, forcing its belly to flex outward, which catapults the robot into the air. This autonomous, untethered bot is capable of completing more than 30 consecutive jumps.
The robot is a powerful jumper. In tests, it reached a height of 2.5 feet (0.75 meters) in vertical leaps, which is about six times its body height. For lateral jumps, the robot moved 0.5 feet (0.15 m), which is roughly half its body width, the researchers said.
Although this hybrid robot could only jump about a quarter of the height that a rigid counterpart could, it was much better at withstanding the impact of landings, the researchers said. In one test, the body of the rigid robot shattered upon landing, surviving a total of just five jumps; in contrast, a hybrid robot that was dropped from the maximum height the rigid robot reached was able to survive 35 falls, they added.
The researchers also suggest the hybrid robot is significantly better at surviving landings than a soft robot. They calculated that the bodies of the all-soft robots absorbed less than three-quarters of the shock of impact that the hybrid robots did.
"We believe that bringing together soft and rigid materials will help create a new generation of fast, agile robots that are more robust and adaptable than their predecessors and can safely work side by side with humans," study co-lead author Michael Tolley, a roboticist at the University of California, San Diego, said in a statement.
The scientists detailed their findings in the July 10 issue of the journal Science.
อาจจะใช้หนึ่งป่าในพื้นที่ - บนดวงจันทร์ หรือดาวอังคารหรือดาวดวงอื่น กล่าวว่า การศึกษา Co ผู้เขียนหลักนิโคลัส บาร์ทเล็ทท์ , roboticist ที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด " เหล่านี้เป็นสภาพแวดล้อมที่ไม่แน่นอน , หุ่นยนต์และนุ่มที่สามารถโค้งงอและปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อม เช่น วางกับมากของการลงโทษอาจเป็นประโยชน์จริงๆ นอกจากนี้คุณยังสามารถคิดของการใช้งานจริงมากขึ้นเช่น การค้นหาและช่วยเหลือผู้ประสบภัยในสถานการณ์ภัยพิบัติ เช่น อาคารถล่มที่หุ่นยนต์นุ่มสามารถไปในที่ที่ไม่มีใครล้อหุ่นยนต์ช่วยนำทาง "
หนักและนุ่ม
ปกติจะสร้างหุ่นยนต์มักจะแข็ง แม้ว่าพวกเขาจะรวดเร็วแม่นยำและแข็งแรง ความแข็งแกร่ง นี้ทำให้พวกเขาเสี่ยงต่ออันตรายจากการกระแทก , scrapes , บิดและตกและยังป้องกันไม่ให้พวกเขาจากความสามารถในการบิดตัวอุปสรรคที่ผ่านมา
ยิ่งขึ้น นักวิจัยได้พัฒนาหุ่นยนต์ที่ทำจาก พลาสติก ยาง นุ่ม ยืดหยุ่น และแรงบันดาลใจจากหนอนและปลาดาว หุ่นยนต์อ่อนเหล่านี้มีความทนทานต่อหลาย ๆ ชนิดของความเสียหายและสามารถเอาชนะอุปสรรคที่ขัดขวางหุ่นยนต์ยาก แต่ธรรมชาติของพวกเขาสามารถทำให้พวกเขาฟล็อปปี้ดิสก์ช้า , อ่อนแอและซุ่มซ่าม นอกจากนี้พวกเขามักจะไม่นุ่มเลย เนื่องจากพวกเขาต้องการชิ้นส่วนที่แข็ง เช่น มอเตอร์ , ปั๊ม , แบตเตอรี่ และเซ็นเซอร์ ซึ่งมีแนวโน้มจะเปราะบาง
ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างหุ่นยนต์ขึ้นมา ทั้งหนักและเบา ส่วนที่ผสมผสานที่ดีที่สุดของทั้งสองประเภท ความคิดของการผสมวัสดุอ่อนและแข็งในร่างกายของหุ่นยนต์ที่มาจากธรรมชาติ บาร์ทเล็ทท์กล่าวว่า .
" ปลาหมึกมีร่างกายเกือบทั้งหมดเบา แต่แข็ง ปาก และเมื่อคุณดูที่เชื่อมต่อระหว่างร่างกายและจะงอยปาก มันไม่ใช่การเปลี่ยนแปลงฉับพลัน แต่ค่อยๆเปลี่ยนระหว่าง Hard และ Soft " บาร์ทเล็ตบอก " วิทยาศาสตร์ชีวิต วิวัฒนาการได้เริ่มต้นกับเราเป็นเวลาหลายล้านปี ทำไมถึงไม่พยายามและทดสอบการออกแบบและใช้พวกเขาสำหรับแรงบันดาลใจ กับเครื่องของเรา ? "
นักวิจัยสร้างหุ่นยนต์ใหม่โดยใช้การพิมพ์ 3 มิติซึ่งจะสร้างรายการโดย layering วัสดุเช่น ยาง และพลาสติก เช่นเดียวกับเครื่องพิมพ์ธรรมดาวางหมึก อย่างไรก็ตาม เครื่องพิมพ์ 3D สามารถวางชั้นแบนที่ด้านบนของแต่ละอื่น ๆเพื่อสร้างวัตถุ 3 มิติ Droid หนัก 2.2 ปอนด์ ( 965 กรัม ) [ 10 weirdest สิ่งที่สร้างขึ้นโดยการพิมพ์ 3D ]
หุ่นยนต์ซอฟท์มักจะย้ายแขนขาของพวกเขาโดยการใช้อากาศอัดที่แรงระเบิดของอากาศเข้าและออกจากชุดของช่องลมวิ่งผ่านอวัยวะของพวกเขา เมื่อเร็วๆ นี้ นักวิจัยได้สร้างวิธีที่จะใช้บังคับระเบิดขับเคลื่อนยางบอทอย่างรวดเร็ว
เครื่องกระโดด
หุ่นยนต์ประกอบด้วย นุ่มสามขา ร่างกายที่ดูดซับผลกระทบและหลักที่บ้านประกอบสําคัญเช่นแบตเตอรี่ , ออกซิเจนตลับบิวเทนเซลล์ , ปั๊มลม และห้องเผาไหม้ . ของหุ่นยนต์สองแกนาซ้อนกันซีก - ซีกโลกล่างเป็นหลัก ท้องอ่อนๆ ในขณะที่ซีกโลกด้านบนทำจากชั้นเก้าที่แตกต่างกันของวัสดุ ตั้งแต่ที่มีความยืดหยุ่นสูง เพื่อเข้มงวดอย่างเต็มที่กับที่สุดชั้นแข็งแรงกว่าเบาหนึ่งพันครั้ง
หุ่นยนต์ขับเคลื่อนการเผาไหม้มี 3 ขาและท้องลมที่สามารถยืดหยุ่น . เพื่อย้ายหุ่นยนต์ตัวแรกพองตัวขาลมเอียงตัวไปในทิศทางที่ต้องการไป จากนั้นให้ผสมของออกซิเจนและงานไฟฟ้าภายในห้องเผาไหม้ของบังคับของท้องจะโค้งออกด้านนอกซึ่งยิงหุ่นยนต์ในอากาศ นี้อิสระ untethered จะสามารถกรอกมากกว่า 30 กระโดดต่อเนื่อง
หุ่นยนต์เป็นจัมเปอร์ที่มีประสิทธิภาพ ในการทดสอบ มันถึงความสูง 2.5 ฟุต ( 3 เมตร ) ในการกระโดดในแนวตั้ง ซึ่งมีประมาณ 6 เท่าของความสูงของร่างกาย . สำหรับการกระโดด , หุ่นยนต์ย้าย 0.5 ฟุต ( 0.15 เมตร ) ซึ่งเป็นประมาณครึ่งหนึ่งของความกว้างของร่างกาย นักวิจัยกล่าวว่า .
แม้ว่าหุ่นยนต์ไฮบริดสามารถกระโดดได้แค่ประมาณ 1 ใน 4 ของความสูงที่คู่แข็งได้ มันมากดีกว่าที่ทนต่อผลกระทบของที่ นักวิจัยกล่าวว่า ในการทดสอบหนึ่ง ร่างกายของหุ่นยนต์ แข็ง แตก เมื่อเชื่อมโยงไปถึงการรวมเพียงห้าข้าม ; ในทางตรงกันข้ามหุ่นยนต์ไฮบริดที่ตกจากความสูงสูงสุดที่แข็งเป็นหุ่นยนต์ ถึงสามารถอยู่รอด 35 อยู่ พวกเขาเพิ่ม
นักวิจัยยังแนะนำหุ่นยนต์ไฮบริดจะขึ้นอย่างมากในการอยู่รอดหุ่นยนต์ landings นุ่ม พวกเขาคำนวณว่าร่างกายของหุ่นยนต์ทั้งหมดนุ่มซึมน้อยกว่าสามในสี่ของช็อกของผลกระทบที่หุ่นยนต์ไฮบริดทำ .
" เราเชื่อว่า ร่วมกันนำวัสดุอ่อนและแข็งจะช่วยในการสร้างคนรุ่นใหม่ของรวดเร็วว่องไวแข็งแกร่งและหุ่นยนต์ที่มีมากขึ้นกว่ารุ่นก่อนของพวกเขาได้อย่างปลอดภัยและสามารถปรับตัวทำงานเคียงข้างกับมนุษย์ , " การศึกษาร่วมนำผู้เขียนไมเคิล tolley , roboticist ที่ University of California , San Diego , กล่าวในงบ .
นักวิทยาศาสตร์ของผลการวิจัยของพวกเขาใน 10 กรกฎาคมปัญหาของวารสารวิทยาศาสตร์ .
การแปล กรุณารอสักครู่..
