快速作用的弹性能量机器人灵感来自变色龙的舌头[视频]

Ramses V.Martinez，普渡大学助理教授，他的学生创造了这个封面形象。变色龙舌头激发了团队创造柔软的机器人，在眨眼间捕捉活昆虫。

Chameleons，Salamanders和许多蟾蜍使用储存的弹性能量在毫无戒心的昆虫上发射粘性舌头，该昆虫在距离一半身长的一半身体上，在十分之一秒内捕获它们。

Purdue工业工程学院的助理教授和普瑞斯大学工程学院佩德州生物医学工程学院的助理教授和柔软的普通研究员制定了一类新的软机器人和执行器，能够重新创造生物悬浮高 - 使用储存的弹性能力和高速运动。这些机器人使用类似于橡皮筋的可拉伸聚合物制造，其内部气动通道在加压时膨胀。

通过在制造过程之后在自然启发原理之后在制造过程中在一个或多个方向上伸展它们的体来储存这些机器人的弹性能量。类似于变色龙的舌头攻击，预应力的气动软机器人能够扩大五次自身的长度，捕捉活蝇甲虫，并将其检索在120毫秒。

“我们认为，如果我们可以制造能够以高速执行变色龙在高速执行这种大幅度动作的机器人，那么许多自动化任务可以更准确地完成，以更快的方式完成，”Martinez说。“常规机器人通常使用钢和重的部件建造，使其由于惯性而减慢其运动。我们想克服这一挑战。“

这项技术在2019年10月25日，高级功能材料版上发表。观看展示这款昆虫捕捉机器人的视频：

许多鸟类，如三趾啄木鸟，使用腿部后部的强调肌腱中的弹性能量实现零功率栖息，允许它们在睡着时不会脱落鲈鱼。这些鸟类的解剖结构是一个示例，以便能够制造能够零功率的机器人夹具制造，其重量高达100倍并从高达116度的角度俯仰。

这些夹持器的软臂对夹持物体的形式性最大化接触面积，增强抓握并促进高速捕获和零功率保持。观看视频，显示这些鸟类灵感的软机器人夹具如何在仅65毫秒的每秒移动10毫米：

观看展示这些夹具如何从高达116度的角度颠倒的拖网：

一些植物还知道如何利用弹性能量来实现使用“陷阱机制”来实现高速运动。金星verstrap使用储存在其双稳态的弹性能量，弯曲的叶子，迅速关闭猎物探索其内表面。

灵感来自Venus Flytrap的陷阱机制，并研究蜥蜴如何捕获昆虫，普渡队队创建了一种软弱机器人金星verstrap，在收到短的加压刺激后仅在50毫秒内关闭。观看一个高速相机视频，显示在这种软机器人Venus visttrap的快照中的关闭：

马丁内斯表示，这些新的预应力软机器对现有的软机器人系统具有几个显着的优势。首先，它们以高速抓住，握住和操纵各种各样的物体。它们可以使用储存在其预应力的弹性体层中的弹性能量，以保持其重量长达100倍的物体，而不会消耗任何外部电力。

它们的柔软皮肤可以很容易地用防滑微观方式进行图案化，这显着提高了牵引力，使它们能够长时间颠倒，并促进捕获现场猎物。

“我们设想，这里提出的设计和制造策略将为新一代软机器人铺平，这是能够利用弹性能量来实现现有机器人目前无法进入的速度和动作的方式，”马丁内斯说。

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参考：“弹性储存能够通过Aniket Pal，Debkalpa Goswami和Ramses V.Martinez，2019年10月25日，先进的功能材料.DOI：
10.1002 / adfm.201906603

马丁内斯和他的团队合作了与技术商业化的Purdue Research基金会办公室合作，从他的一些与机器人和其他设计创新有关的技术。