这些灵活的脚帮助机器人更快地行走胡耀威

这些灵活的脚帮助机器人更快地行走

加利福尼亚大学圣地亚哥分校的机器人专家开发了灵活的支脚，可以帮助机器人在不平坦的地形上快达40％。

这项工作可用于搜索和救援任务以及太空探索。

该论文的第一作者，博士学位的艾米莉·拉特罗普表示：“机器人需要能够在自然，不平坦的地形上快速高效地行走，这样它们才能遍及人类可以去的任何地方，但也许不应该这样做”

圣地亚哥加州大学雅各布斯工程学院的学生。

研究人员将在2020年5月15日至7月15日举行的RoboSoft会议上介绍他们的发现。

“通常，机器人只能控制特定关节的运动，”圣地亚哥加州大学圣地亚哥分校机械与航天工程系教授，论文的高级作者迈克尔·托利说。

“在这项工作中，我们证明了可以控制脚的刚度并因此控制其脚部形状的机器人优于传统设计，并且能够适应多种地形。”

脚是由填充有咖啡渣的乳胶膜制成的柔性球体。咖啡渣中嵌入了受自然启发的结构和受人为解决方案的结构。

脚部使机器人走得更快，抓地力更好，这是由于一种称为“粒状卡塞”的机制，它允许粒状介质在呈固体状和呈液体状之间来回运动。

当脚碰到地面时，它们会站起来，紧贴地面，并提供坚实的立足点。然后，它们在步骤之间转换时会松开并松开。支撑结构可帮助柔性脚在卡住时保持僵硬。

这是此类脚第一次在不平坦的地形上进行测试，例如碎石和木屑。

将脚安装在可商购的六脚机器人上。研究人员设计并制造了一个车载系统，该系统可以产生负压来控制脚的卡塞，也可以产生正压以在每个步骤之间消除脚的卡塞。

结果，可以用真空泵主动阻塞脚，用真空泵从咖啡渣之间除去空气并使脚变硬。但是，当机器人的重量将空气从内部的咖啡渣之间推出时，脚也会被被动卡住，从而使它们变硬。

柔软的机器人脚与所踩踏的表面保持一致，从而使机器人可以更快地行走。

研究人员测试了有脚或无脚的机器人在平坦地面，木屑和鹅卵石上行走的情况。他们发现被动干扰脚在平坦的地面上表现最佳，而主动干扰脚在松散的岩石上效果更好。

脚还帮助机器人的腿更好地抓地，从而提高了速度。当机器人在倾斜的不平坦地形上行走时，这些改进尤其显着。

加州大学圣地亚哥分校机械与航天工程系教授，研究合著者尼克·格拉维什说：“自然世界充满了行走机器人的挑战性环境-光滑，岩石和泥泞的底物都使行走变得复杂。” “可以适应这些不同类型地面的脚可以帮助机器人提高机动性。”

在Tolley和Gravish与Ph.D.共同撰写的同篇论文中 作为第一作者的学生Shivan Chopra，研究人员精确地定量了每只脚产生了多少改善。例如，脚在撞击时在沙中的穿透深度减少了62％；与完全刚性的脚相比，将脚拉出所需的力降低了98％。

下一步包括在脚的底部安装软传感器，以使电子控制板能够识别机器人将要踩到的地面以及脚是需要主动还是被动地卡住。

研究人员还将继续努力改进设计和控制算法，以使脚部更加高效。

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