机器人工业园

“机器皮肤”:将无生命的物品变成机器人

日期:2018年10月29日 09:33

说起机器人,你的印象可能是这样的:它们僵硬、笨重,通常为了某种特定的目的而建造。新的“机器皮肤”技术颠覆了这一概念,它允许用户将无生命的物体变成机器人。

来源 | 耶鲁大学

翻译 | 施怿

机器皮肤由耶鲁大学的机械工程与材料科学助理教授Rebecca Kramer-Bottiglio的实验室开发,使用这一技术,用户能够设计自己的机器人系统。kramer-Bottiglio说,虽然他们最开始设计这些皮肤时并没有定义明确的任务,但它们可以应用于从搜救机器人到可穿戴技术的各个领域。这项工作成果近期发表在《科学·机器人》(Science Robotics)杂志上。

这种皮肤由弹性板制成,板上嵌入了Kramer-Bottiglio实验室开发的传感器和执行器。它可以被固定在可变形物体的表面上,比如毛绒动物玩具或泡沫轴,让它们动起来。根据所固定的柔软物体的属性和应用机器皮肤的方式,这种临时组成的机器人就可以执行不同的任务。

“我们可以用这些皮肤包裹住某个物体,执行某种任务——例如让这个物体移动一段距离,然后把它们拿下来,再放在另一个物体上,执行另一个任务,比如抓取和移动别的物体,”她说。“然后,我们可以把这些皮肤从物体上取下来,把它们固定在一件衬衫上,就能制成一种会动的可穿戴设备。”

传统意义上的机器人通常只具有设计者设定的某些功能。然而,机器皮肤允许用户根据自己的需要快速创造出具有多种功能的机器人。Kramer-Bottiglio说,这意味着它们可以被应用于设计者都没想到的情形。

此外,一次使用多个机器皮肤就能完成更复杂的运动。例如,Kramer-Bottiglio说,将皮肤分层,然后就可以用每层皮肤实现不同类型的运动。“现在我们可以实现联合运动——例如,在压缩某个物体的同时弯曲它。”

为了演示机器皮肤能实现的功能,研究人员制作了一些原型:一款可以像蠕虫一样移动的泡沫轴,一款用于纠正不良姿势的衬衫式可穿戴设备,以及一款可以抓住并移动物体的夹持器。

Kramer-Bottiglio说,她的灵感来源于几年前,当时NASA正呼吁人们开发软机器人系统。这项技术就是与NASA合作设计的,其多功能和可复用的特性将令宇航员能够使用相同的可复用材料完成一系列不同的任务。比如,同一块用来包裹在泡沫塑料上制作机械手臂的皮肤,可以摘下来再用来制作能在粗糙表面上翻滚的“火星漫游者(Mars rover)”。这位耶鲁大学的科学家说,有了机器皮肤,从气球到皱巴巴的纸团,任何东西都有潜力被制成有用途的机器人。

“在设计机器皮肤时,我非常看重多功能性,特别是对于深空探索来说,环境是不可预知的,”她说。“如何为未知的未知做好准备就成了非常重要的问题。”

为支持她继续开展此类研究,Kramer-Bottiglio最近获得了美国国家科学基金会(National Science Foundation)高达200万美元的资助,作为该基金会“研究和创新的新前沿(Emerging Frontiers in Research and Innovation)”项目的一部分。

她说,实验室的下一步计划将致力于简化设备,并探索使用3D打印组件的可能性。

来源:ScientificAmerican

参考来源:

https://youtu.be/uuAY5Y_INYQ

Materials provided by Yale University. Note: Content may be edited for style and length.

OmniSkins: Robotic skins that turn inanimate objects into multifunctional robots. Science Robotics, 2018; 3 (22): eaat1853 DOI: 10.1126/scirobotics.aat1853

Yale University. "'Robotic Skins' turn everyday objects into robots." ScienceDaily. ScienceDaily, 19 September 2018.

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