外资股权投资基金退出新趋势 A股或成主流平台
06-18
来源：IEEE 编译：赵薇、曹培鑫 《终结者6：黑暗命运》即将上映，全体主演即将回归，让大家开心终结者粉丝们都非常期待。除了施瓦辛格的经典台词“我会回来的”，看过第二部电影的朋友应该还记得这个经典场景。
文摘菌流着泪说，他的童年也被对液态金属机器人T的恐惧所主导。近年来，随着机器人产业的发展，各个研究机构越来越重视软体机器人的研究。
正如《科学机器人》主编杨光中所说：机器人必须突破电机和齿轮的工业时代形象。 IEEE还从2016年开始举办国际软体机器人大会Robosoft，今年是第二次在韩国首尔举办。
在提交给会议的论文中，研究人员使用了多种材料来实现机器人的灵活性，例如嵌入式离子凝胶、离子聚合物、金属复合材料等，甚至还使用气体作为填充物。近日，据IEEE报道，耶鲁大学的研究人员利用粘土作为填充物以及由变形层和运动层组成的表面，开发出一种可以根据环境改变自身形状的软体机器人。
该项目在 IEEE 国际机器人与自动化会议 (ICRA) 上进行了展示。克莱穿上两层衣服，变身为“克莱的攻击”。
将一块粘土变成可变形机器人需要多少步骤？耶鲁大学的研究人员告诉你，只需三步：1.先将一块粘土卷成圆柱体；2. 2、将第一层“衣服”放在粘土上； 3.将第二层“衣服”放在粘土上。现在你拥有了可以变形并克服障碍的“攻击粘土”！为了实现运动和变形行为，研究人员创建了两种机器人表面皮肤——对应不同的任务，称为变形皮肤和运动皮肤。
这两层可以叠在一起，甚至可以通过缝纫或粘合制成一层。图 1：变形皮肤和运动皮肤 变形皮肤：捏住橡皮泥的网格。
变形层直接包裹在粘土上。为了实现高可塑性，研究人员使用密集的特制绳索像针织毛衣一样缝在氨纶基材上，然后通过缠绕电机拉伸和拉动，以改变粘土的形状。
具体来说，变形层由平行缝制在氨纶织物基材上的多根电缆组成（图1，左）。首先，织物的较短边缘（对应于电缆终端）用硅橡胶（DragonSkin 10，Smooth-On）加固。
然后将伞绳（直径为 1.18 毫米的绳索）缝入织物（厘米）中，缝线之间的距离为 0.75 厘米，电缆与电缆之间的距离为 0.75 厘米，总共 20 根电缆。将一块 1 厘米长的织物沿其较短的边缘固定在加固件上，以便变形层可以安全地包裹在粘土周围。
图 2：(A) 变形层。 (B) 伺服电机在鲍登电缆护套周围布置多条电缆。
(C) 运动层。 (D) 8 个气动调节器控制气囊的充气和放气。
实际的变形层设计需要电缆的抗拉强度、可缝合性和适当的电缆间距。虽然增加电缆密度有利于提高变形分辨率，但随着电缆数量的增加，电缆与电缆之间的摩擦以及相关硬件的复杂性也会引起问题。
然而，间距太稀疏可能会导致局部挤压，无法将驱动转化为粘土体的整体变形。因此，变形层的设计关系到与所选粘土材料特性的兼容性。
变形过程是通过拉索的拉力改变粘土的径向收缩来实现的。每根电缆都可以改变它所包围的圆形部分的半径，从而产生跨越所有径向对称形状的形状，例如圆柱体、哑铃形和圆锥形。
通过纵向定位电缆，可以获得形状变化所需的弯曲或蠕虫状运动。运动皮：由双气囊组成的腿式机器人有多种运动策略，包括但不限于四足运动、滚动（通过控制重心运动或局部挤压材料来驱动）、履带运动等。
。该机器人主要利用滚动来移动。
为了实现运动，运动层由硅胶薄膜中的一系列朝外、平行的气穴组成（图 1，右）。将有机硅弹性体用作涂有PET膜的棒，形成20×15×0.2cm的平面。
固化后，气囊被激光切割成 PET 薄膜，留下未切割的硅胶层。切开的气囊排列在运动层表面，研究人员考虑了三种布局设计：一排、两排和多个气囊。
对于单排设计，安全气囊的形状及其完美的制造更为关键，因为任何不对称都可能导致不均匀膨胀，从而导致意外旋转。采用双排设计，不对称不是问题，因为每个执行器仅在蒙皮末端运行。
多气囊风道的安装太麻烦，因此研究人员最终选择了双气囊。然后将运动层覆盖在变形层上，气囊按一定顺序充气，引起滚动运动（如下图所示）。
忽略摩擦力，角加速度与扭矩（相当于气囊的切向力）和质量惯性矩成正比：α = T/J。因此，在低加速度下，一块粘土的滚动可以用相对较小的力来完成。
研究人员发现，非常小的压力（约 3 psi）足以快速有力地使膀胱膨胀，从而允许运动。未来将得到广泛应用，可配备传感器，协助搜救。
通常，机器人专家在开始设计机器人之前需要考虑机器人想要完成的功能，因为这些功能决定了机器人的形状。但为了完成更广泛的任务，或者在未知或高度变化的环境中工作，可以改变形状的机器人可以提供巨大的多功能性。
这种变形功能和运动功能可以互补的机器人未来有望得到广泛的应用。例如，在搜索和救援行动中，粘土可以用作传感器或信号发射器等有效载荷的介质。
由于具有变形能力，可以利用大直径的圆柱体快速穿越平坦的地形，而当遇到障碍物时，粘土机器人可以改变形状并穿过障碍物。或者更广泛地说，应用方面还包括资源有限的情况。
例如，通过改变形状，可以从球形机器人变成机器人手臂关节。利用这个变形系统，粘土机器人可以变成不同的形状来执行不同的功能。
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