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据《通讯-材料》最新发表的一则技术研发成果论文显示,相关研究人员已成功研发出一种新型的磁驱动高速软体机器人,这种机器人可以行走、游泳、漂浮,还可以捕捉活体苍蝇,研发团队声称将在生物组织工程与生物力学领域得到广泛应用。
外形如同纸张,薄如蝉翼;内部被嵌入了微小的磁体,无需电力驱动,可以通过对磁场的控制对其形状、动作进行变换。
一个花形机器人在一只苍蝇触发陷阱后迅速将其捕捉,随后又张开磁驱动的八臂进行释放,其直径仅25mm,厚度为200um。其余形态的软体机器人,例如蝠鲼形态的机器人可以在水中运输物品,一个六臂机器人可以抓取、运输和释放无磁性物体。
这种机器人对机器人产业而言,要在机器人身上实现类似自然界生物的高速、灵活的行动能力,一直是一个难度颇高的挑战。
Festo作为仿生机器人领域的一个神奇的存在,就在几天前又偷摸摸的发布了一款新的仿生机器人—仿海扁虫机器鱼BionicFinWave。这只机器鱼并不像普通的机器鱼,它是靠身体两侧的的肉鳍,产生波浪状拍打,借此推动身躯进行游动。它在水里游起来动作十分自然、流畅,简直可以用美妙来形容。
据外媒介绍,BionicFinWave以两片柔软的矽胶(Silicone)代替乌贼肉鳍,透过左右各9个支点协助进行波浪状拍动,值得强调的是,如此复杂的结构仅由2颗伺服马达驱动,并由另一颗马达负责身体弯曲,控制机器人往上、下方游动。而且由于材料柔软,使它能够在狭小的管道内也能畅游无阻。
这些仿生机器人在技术上非常先进,运行的方式也非常接近真实的动物和人,但它们仍存在着诸多限制。比如它们虽然具备一些“智能学习能力”,可以自主地处理一些任务,但它们仍然无法完全脱离人为的控制和指导。大部分时候它们其实仍处于一个“被遥控”的状态。
仿生机器人要实现突破,应当实现怎样的跨越?
仿生机器人突破的关键点主要在于其运动的“心脏”:伺服电机系统。
机器人在运行过程中,是通过伺服电机的驱动实现多自由度的运动的。如果对机器人运行的动作速度、精度要求高的话,实际就是要求伺服电机的响应速度、控制精度要足够高。
在机器人实际运行时,往往伺服电机是处于各种加减速、正反转状态,那就对伺服电机的短时过载能力、惯量适应范围、频率响应带宽、转速/扭矩响应时间提出了很高的要求。
与工业机械臂不同的是,仿生机器人需要把各种复杂的电路与驱动元件集成在一个与人体相似大小的空间里,甚至更小,而现在世界上主流市场还是工业用电机及配套系统,在没有形成规模市场的情况下,大的电机厂商也不会针对仿生机器人专门设计配套解决方案。
除此之外,在仿生机器人方面我们需要提高自主创新能力、利用科技提高效率降低成本、进行进一步行业规范,依托人工智能发展趋势,逐渐提高品牌的认可度。