清华大学与加州大学伯克利分校共同开发软体机器人

2024-04-24 阅读782 评论0 喜欢0

近日，清华大学与加州大学伯克利分校共同在《Science Robotics》上发表了一篇其软体机器人研究成果的论文。虽然该软体机器人看起来就像一张弯曲的小纸条，它却能够以每秒20个体长的超快速度移动，并且重力踩踏之后运动如初，特性神似‘小强’。

这是一只小到只有3cm×1.5cm大小的薄片机器人，薄到只能用扫描电子显微镜才能真正看到机器人是由什么制成的：一个热塑层夹在钯金电极之间，用粘合剂硅胶粘合到底部的结构塑料上。当给这只小的薄片机器人通以交流电（最低可以为8V，通常约为60V）时，机器人内部的热塑性塑料便会频繁的伸展和收缩。此时，机器人前面的‘小脚’便会通过不停的震动向前移动。

据介绍，该机器人完成一个完整的步进周期仅需要50ms，相当于200Hz。这样，在高频的运动步态下，机器人便可以以每秒20个体长的速度高速向前移动。而且，由于本身材料的优势，即使给它超过自身体重100万倍的压力，它也能在碾压消失之后，恢复原来的运动模式。

除了在平地上高速移动，它还能以每秒1个体长的移动速度攀爬15度的斜坡。此外，该机器人还能在载重为自身重量6倍的情况下，自如前行。经对比，清华大学与加州大学伯克利分校共同研发的这款机器人的速度和坚固性在很大程度上是其他软机器人无法比拟的。有了这样优秀的特质，此款机器人在未来能更好的应用于环境探索，结构检查，信息侦查和救灾等领域。

很多人可能不理解清华大学该款机器人每秒20个体长的移动速度是什么概念。对此该团队还展示了自然界中某些品类动物的移动速度和其其中的关系比较：

该图表显示了一些哺乳动物（紫色区域），节肢动物（橙色区域）和软体机器人（蓝色区域）的体重与速度的对应关系。对于哺乳动物和节肢动物，显示出相对于体重的强烈的负定标法：随着体重减小，速度增加。然而，对于软机器人而言，这种关系似乎正好相反：随着体重的减少，速度会降低。

举个体长与移动速度的例子：在图标中数字39的位置（左上角），是1916年在加利福尼亚州的一块岩石下发现的一种微小的螨虫。该螨虫大小不到1毫米，但它可以以每小时0.8公里的速度运行，即每秒322个身体长度，使它成为地球上相对于自身大小最快的陆地动物。如果人类相对于我们的体型跑得那么快，我们将以每小时超过2,000公里的速度行驶。

由此可以看出，虽然清华大学这款机器人为软体机器人，但却有着如节肢动物一般优秀的移动速度，即随着自身重量的减小移动速度增加。这也是这项研究难能可贵的一点。

叶紫资讯

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