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为什么机器人蠕虫有一天会在你的脚下挖洞

2023-04-11 22:27:39

几十年来,科学家们一直在开发软体机器人,其灵感来自一种通常被视为理所当然的生物——不起眼的蚯蚓。


虽然具体特征因物种而异,但许多蚯蚓都是出色的穴居动物,并且可以轻松弯曲。


它们非常灵活,可以穿过可能难以进入的空间。


换句话说,蚯蚓可以做许多机器仍然做不到的事情。


以机器人方式复制这些功能的进展是渐进的。模仿蚯蚓刚毛(刚毛)的创新已经出现,这有助于蠕虫锚定。此外,在它们的节段中复制流体也取得了进展,除其他功能外,还可以帮助它们移动。


捕捉蚯蚓独特的运动是最新的进展。


研究人员开发了一种机器人,它在伸展和收缩长度时基本上会在两侧凸出和凸出。


这种设计很新颖,因为它使用正压和负压来产生向外并沿着机器人蠕虫的长度方向的力。


这项创新意味着他的创作更接近于蚯蚓肌肉的运动方式,并允许进行更多样的运动。


蚯蚓机器人的长度和重量与一个轻型哑铃差不多。与其他类型的液体相比,它充满了凝胶,使研究人员能够更好地模拟蚯蚓的径向运动。虽然它在平坦表面上的速度不如以前的一些设计快,但它能够在人造土壤中移动得更深。


根据对真实蚯蚓的观察,设计了四种蚯蚓机器人。


创新在机器人领域非常重要,因为蚯蚓机器人的每个部分都具有向两个方向扩展的能力。这使得它能够创造一种蚯蚓式的运动,就像沿着它的身体移动的收缩和扩张波。


这是真正的生物启发。这意味着开发原型需要对蚯蚓生物学有基本的了解,而不仅仅是模仿它的形状。


而那些生物学原理必须给机器人带来一些有用的功能。就仿生蚯蚓机器人而言,一个有用的复制方面是蚯蚓柔软而坚固的结构。


一个关键的区别仍然是大小。机器人直径 4 厘米,长 45 厘米,比真正的蚯蚓大得多。蚯蚓机器人通常有泵或其他运动系统,这增加了它们的体积。这限制了内窥镜检查(使用管子检查内部器官)的潜在应用。


尽管如此,该机器人还是不如制造的坚固耐用的隧道机器人大。


这是一种自行推进、极其灵活、高度可操纵的机器人。


如果你看一下这些机器人的基本构建模块,就会发现这些是气动人造肌肉,它们基本上是橡胶,周围有一层巧妙设计的纤维网。


该研究线的灵感来自对战术隧道解决方案的呼吁。


蚯蚓可以以一种非常隐蔽的方式进行隧道挖掘


机器人直径约 10 厘米,不同寻常的是它能够创建自己的隧道,并且已经在不同类型的真实土壤中进行了测试。


研究人员认为,与某些传统钻井相比,它以对环境破坏更小的方式安装地下公用设施基础设施很有用。他们的目标也是降低成本。


关键领域包括光纤互联网、电力和电动汽车充电基础设施。


除此之外,最终类蚯蚓机器人还可以应用于采矿、农业传感和行星挖掘等领域。


一个特别重要的用途可能是搜索和救援。一个带有摄像头的小型蠕动机器人可以在那里确定救援工作的集中地点,而不会干扰地面。


但首先需要进行大量研究。蚯蚓生物学的某些基本特征——比如它们分泌的粘液以润滑它们穿过土壤并防止自身变干——很难融入机器人。


因为它是一个自然系统,而且已经进化了这么多年,所以很难复制。


所以没有人会把这些机器人中的一个误认为是活的蚯蚓。过去有些人对仿生系统过于乐观。


更多的人造肌肉技术还没有跨越研发死亡谷。





源:BBC


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