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软体机器人的设计、制造和控制

主题

摘要

通常,工程师们使用刚性材料来制造精确的、可预测的机器人系统,这些系统很容易被建模为在离散关节连接的刚性构件。然而,自然系统的性能往往与具有可变形身体的机器人系统相匹配或超过。例如,头足类动物在没有骨骼的情况下就能实现惊人的操纵和运动能力;即使是像人类这样的脊椎动物,也通过在柔韧的骨骼和软组织中储存弹性能量来实现动态步态。受大自然的启发,工程师们开始探索由柔韧材料组成的软体机器人的设计和控制。本文讨论了软机器人新兴领域的最新发展。

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图1:受一系列生物系统启发的移动软体机器人系统。
图2:所选工程和生物材料的近似拉伸模量(杨氏模量)。
图3:抓取和操纵,这是机器人技术中典型的挑战,可以通过软机器人技术大大简化。
图4:软体机器人静息状态(左)和驱动状态(右)常用驱动方法的横截面。
图5:柔软的机器鱼。

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作者要感谢A. Marchese和R. Katzschmann在编辑本文时提出的富有洞察力的评论和建议。这项工作得到了国家科学基金会IIS-1226883的部分支持,对此我们表示感谢。

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罗斯,D.,托利,M.软体机器人的设计、制造和控制。自然521, 467-475(2015)。https://doi.org/10.1038/nature14543

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