机器人被设计成像植物一样“生长”

麻省理工学院(MIT)的工程师开发了一种机器人，它的延伸链状附体足够灵活，可以在任何必要的配置中扭曲和转动，同时又足够刚性，可以承受重物或在狭小的空间中施加扭矩来组装零件。当任务完成时，机器人可以收回附属装置，并以不同的长度和形状再次伸展，以适应下一个任务。

附着物的设计灵感来自植物的生长方式，包括以流态化的形式将营养物质输送到植物的尖端。在那里，它们被转化为固体材料，一点一点地产生支撑茎。

同样，机器人由一个“生长点”或齿轮箱组成，它将一个松散的连锁块链拉进盒子。齿轮在盒子里，然后锁在一起的链条单元和饲料链出来，一个单元一个单元，作为一个刚性附件。

研究人员设想，抓手、摄像头和其他传感器可以安装在机器人的变速箱上，使其能够蜿蜒穿过飞机的推进系统，拧紧松动的螺丝，或者伸手进入货架，在不干扰周围库存组织的情况下抓取产品，以及其他任务。

麻省理工学院(MIT)机械工程教授浅田哈里(Harry Asada)说:“想想给你的汽车换油。”“在你打开发动机顶盖后，你必须足够灵活，可以向左或向右急转弯，以到达机油滤清器，然后你必须足够强壮，扭转机油滤清器盖将其取出。”

“现在我们有了一个机器人，它有可能完成这些任务，”浅田淳的实验室前研究生、这项工作的负责人严同喜(音)说。“它可以生长、收缩，然后再次生长成不同的形状，以适应环境。”

最后一尺

新机器人的设计是浅田浅田解决“最后一脚问题”工作的一个分支，这是一个工程术语，指的是机器人执行任务或探索任务的最后一步或最后一脚。虽然机器人的大部分时间都在穿越开放空间，但其任务的最后一步可能需要更灵活的导航，通过更紧凑、更复杂的空间来完成任务。

工程师们设计了各种概念和原型来解决最后一个一英尺的问题，包括由柔软的气球状材料制成的机器人，它们像藤蔓一样生长，可以挤过狭窄的裂缝。但浅田说，这种柔软的可伸缩机器人不够坚固，无法支持“末端执行器”，或诸如抓手、摄像头和其他传感器等执行任务所必需的附加组件，一旦机器人爬行到目的地。

浅田说:“我们的解决方案实际上不是软的，而是巧妙地使用刚性材料。”浅田是福特基金会工程学教授。

链的链接

一旦研究小组定义了植物生长的一般功能元素，他们就开始在一个可扩展的机器人上进行一般意义上的模仿。

浅田说:“机器人的实现与真正的植物完全不同，但在某种抽象层面上，它展示了相同的功能。”

研究人员设计了一个齿轮箱来代表机器人的“生长尖端”，类似于植物的芽，当更多的营养物质流向该部位时，尖端会产生更坚硬的茎。在盒子里，它们安装了一个齿轮和电机系统，该系统的工作原理是拉起流态化材料——在这种情况下，一个弯曲的3d打印塑料单元序列相互锁在一起，类似于自行车链条。

当链条被送入盒子时，它会绕着一个绞车转动，绞车通过第二组电机将链条上的某些单元锁在相邻的单元上，当链条被送出盒子时，就形成了一个刚性的附属装置。

研究人员可以对机器人进行编程，使其将某些单元锁在一起，而其他单元不锁，形成特定形状，或向特定方向“生长”。在实验中，他们能够对机器人进行编程，使其在从底部延伸或生长时绕过障碍物。

“它可以锁定在不同的地方，以不同的方式弯曲，并具有广泛的运动范围，”严说。

当铁链被锁紧且坚硬时，它足以支撑一磅重的重物。研究人员说，如果在机器人的生长尖端或齿轮箱上安装一个夹具，机器人可能会长得足够长，可以蜿蜒穿过狭窄的空间，然后施加足够的扭矩来松开螺栓或拧开盖子。

麻省理工学院研究生艾米丽·卡米恩斯基表示，汽车维修是机器人可以协助完成的一个很好的例子。“引擎盖下的空间是相对开放的，但在最后一个地方，你必须绕过发动机缸体或其他东西才能到达机油过滤器，固定的手臂是无法绕过的。这个机器人可以做类似的事情。”

麻省理工学院

www.mit.edu

-副主编克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程， CFE传媒，cvavra@cfemedia.com．查看更多控制工程机器人的故事．

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