科学家制造出易拉罐高度的无腿机器人,可以跳到篮球架高度

时间:2025-04-26 15:38:43 来源:淘折扣  阅读:(11) 收藏
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研究人员于 4 月 23 日在《科学机器人学》 杂志上描述了这款软体机器人。他们表示,他们的发现可以帮助开发能够在不同地形、不同高度、多个方向上跳跃的机器人。

科学家制造出易拉罐高度的无腿机器人,可以跳到篮球架高度


受微小寄生蠕虫运动的启发,佐治亚理工学院的工程师们创造了一个 5 英寸的软机器人,它可以跳得像篮球架一样高。

他们的设备是一根带有碳纤维刺的硅胶棒,即使它没有腿,也可以跳到 10 英尺高。研究人员在观看了线虫将自己捏成奇怪的形状以前后甩动自己的高速视频后,成功了。

研究人员于 4 月 23 日在《科学机器人学》(Science Robotics) 杂志上描述了这款软体机器人。他们表示,他们的发现可以帮助开发能够在不同地形、不同高度、多个方向上跳跃的机器人。

“线虫是神奇的生物,身体比人的头发还细,”该论文的主要合著者、化学与生物分子工程学院 (ChBE) 的博士后研究员 Sunny Kumar 说。“它们没有腿,但可以跳到它们身体长度的 20 倍。这就像我躺下,然后以某种方式跳到一栋三层楼的建筑上。

线虫,也称为蛔虫,是地球上数量最多的生物之一。它们生活在环境以及人类、昆虫和动物体内。它们会在宿主中引起疾病,这有时可能是有益的。例如,农民和园丁使用线虫而不是杀虫剂来杀死入侵昆虫并保护植物。

它们在进入宿主体内之前抓住宿主的一种方法是跳跃。维克多·奥雷特加-希门尼斯(Victor Oretega-Jimenez)——前佐治亚理工学院研究科学家,现在是加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的一名教员——使用高速摄像机观察了这些生物根据它们想去的地方将身体弯曲成不同的形状。

为了向后跳跃,线虫将头向上抬起,同时收紧身体的中点以产生扭结。形状类似于蹲姿的人。从那里,蠕虫利用其扭曲形状的储存能量向后推,头对头,就像体运动员做后空翻一样。

为了向前跳跃,蠕虫将头伸直,并在身体的另一端产生一个扭结,高高地指向空中。姿势类似于准备站立跳远的人。但蠕虫不是笔直跳跃,而是向上弹射。

“改变它们的质心可以让这些生物控制它们跳跃的方向。我们不知道在如此小的尺度上,有任何其他生物可以在相同的高度有效地向两个方向跳跃,”Kumar 说。

尽管几乎将自己的身体打成一个结,但他们还是这样做了。

“扭结通常会破坏交易,”ChBE 博士后研究员、该研究的主要合著者 Ishant Tiwari 说。“扭结的血管会导致中风。扭结的吸管一文不值。扭结的软管会切断水。但是扭结的线虫储存能量,用于推动自身在空气中飞行。

在观看了他们的视频后,该团队创建了跳跃线虫的模拟。然后,他们构建了软机器人来复制跳跃蠕虫的行为,然后用碳纤维加固它们以加速跳跃

Kumar 和 Tiwari 在 Saad Bhamla 副教授的实验室工作。他们与 Oretega-Jimenez 和加州大学河滨分校的研究人员合作开展了该项目。

该小组发现,扭结使线虫在每次跳跃时都能储存更多的能量。它们在十分之一毫秒内迅速释放它以进行跳跃,并且它们足够坚韧,可以多次重复这个过程。

该研究表明,工程师可以创建由碳纤维或其他材料制成的简单弹性系统,这些系统可以承受和利用扭结来穿越各种地形。

“最近向月球发射了一个跳跃机器人,正在创造其他跳跃机器人来帮助执行搜索和救援任务,它们必须穿越不可预测的地形和障碍物,”Kumar 说。“我们的实验室继续寻找有趣的方法,让生物利用它们独特的身体来做有趣的事情,然后建造机器人来模仿它们。”

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