机器人履带演示了软体机器人的运动方法

机器人的见解

• 北卡罗莱纳州立大学展示了一种可以向前移动的毛毛虫状软机器人，它是由一种银纳米线模式驱动的，这种模式利用热量控制机器人弯曲的方式，允许用户向任何方向操纵机器人。
• 研究人员可以通过对不同的引线点施加电流来控制纳米线图案的哪些部分升温，并可以通过施加更多或更少的电流来控制热量。

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北卡罗来纳州立大学的研究人员展示了一种像毛毛虫一样的软体机器人，它可以向前、向后移动，还可以在狭窄的空间里下潜。毛毛虫机器人的运动是由一种新型的银纳米线驱动的，它利用热量来控制机器人弯曲的方式，允许用户向任何方向操纵机器人。

“毛毛虫的运动是由它身体的局部曲率控制的——当它向前拉自己和向后推自己时，它的身体曲线是不同的，”朱永说，他是一篇关于这项工作的论文的通讯作者，也是北卡州立大学安德鲁·A·亚当斯机械和航空航天工程杰出教授。“我们从毛毛虫的生物力学中获得灵感来模仿局部曲率，并使用纳米线加热器来控制毛毛虫机器人的类似曲率和运动。

“能够向两个不同方向移动的软机器人工程是软机器人技术的重大挑战，”朱说。“嵌入式纳米线加热器允许我们以两种方式控制机器人的运动。我们可以通过控制软机器人的加热模式来控制机器人的哪些部分弯曲。我们可以通过控制所施加的热量来控制这些部分弯曲的程度。”

这种毛毛虫机器人由两层聚合物组成，它们在受热时的反应不同。底层在受热时会收缩。顶层遇热膨胀。银纳米线的图案嵌入在聚合物的膨胀层中。这种模式包括多个引线点，研究人员可以在这些引线点上施加电流。研究人员可以通过对不同的引线点施加电流来控制纳米线图案的哪些部分升温，并可以通过施加更多或更少的电流来控制热量。

该论文的第一作者、北卡罗来纳州立大学的博士后研究员吴爽说:“我们证明了毛毛虫机器人能够向前拉自己，也能向后推自己。”“一般来说，我们施加的电流越大，它在两个方向上的移动速度就越快。然而，我们发现有一个最佳的循环，让聚合物有时间冷却——有效地让“肌肉”在再次收缩之前放松。如果我们试图太快地让毛毛虫机器人循环，它的身体在再次收缩之前没有时间‘放松’，这就影响了它的运动。”

研究人员还证明，毛毛虫机器人的运动可以被控制到这样的程度:用户可以操纵它在一个非常小的间隙下移动——类似于引导机器人从门下面滑过。从本质上讲，研究人员可以控制向前和向后的运动，以及机器人在这个过程中任何一点向上弯曲的高度。

朱说:“这种在软体机器人中驱动运动的方法非常节能，我们对探索使这一过程更高效的方法很感兴趣。”“接下来的其他步骤包括将这种方法与传感器或其他技术集成到软机器人运动中，用于各种应用，例如搜索和救援设备。”

-编辑克里斯Vavra，网络内容经理，控制工程、CFE媒体与技术、cvavra@cfemedia.com．

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