猎豹的强劲冲刺、蛇的轻盈滑行,以及人类灵巧的抓握,均依赖软硬组织的无缝协作。肌肉、肌腱、韧带和骨骼协同工作,实现复杂动作。
在机器人技术中复制这种肌肉骨骼多样性极具挑战。目前,使用多种材料的3D打印是制造软硬机器人的方式之一。虽然该方法可模拟生物组织多样性,但机器人结构中的关键特性如刚度或承重强度难以持续控制。
由Josie Hughes领导的洛桑联邦理工学院(EPFL)工程学院计算机器人设计与制造实验室(CREATE)团队开发出一种创新晶格结构,将生物组织的多样性与机器人控制和精度相结合。该晶格由简单泡沫材料制成,由多个独立单元组成,可通过编程调整不同形状和位置。这些单元可呈现超过一百万种配置,甚至可组合成无限的几何变化。
博士后研究员Qinghua Guan表示,团队利用可编程晶格技术构建了一个受肌肉骨骼启发的大象机器人,该机器人拥有柔软的鼻子,可扭转、弯曲和旋转,同时具备更坚固的髋关节、膝关节和足关节。其指出,该方法为设计轻量化、适应性强的机器人提供了一种可扩展的解决方案。
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