美国加州大学圣地亚哥分校（UCSD）的研究人员开发了一种柔性机器人皮肤，使仅几毫米宽的藤蔓机器人能够在蜿蜒曲折的路径和脆弱的环境中导航。为了实现这一点，研究人员在柔性皮肤的关键位置集成了一层由液晶弹性体制成的极薄执行器。通过控制机器人体内的压力和执行器的温度来控制机器人的运行。
研究人员证明，配备这种皮肤的机器人可以成功导航人体动脉模型，还能导航喷气发动机内部模型。
研究小组不久前在《科学进展》杂志上发表了他们的研究成果。
加州大学圣地亚哥分校机械与航空航天工程系副教授、该论文的通讯作者 Tania K. Morimoto 表示：“我们的工作代表着我们朝着小型、可操纵、柔软的藤蔓机器人迈出了一步，这些机器人可用于精细和受限的环境。”
研究人员通过在柔软的机器人皮肤的特定位置集成一系列由液晶弹性体制成的执行器，克服了这些尺寸限制。这些执行器非常薄，但仍然非常坚固，非常适合用于小规模的转向机器人。机器人可以通过温度、压力或两者兼而有之来控制。研究团队发现，后者效果更佳。“他们在执行器下方嵌入了小型柔性加热器来控制执行器的温度，并构建了一个系统来精确调节机器人内部的压力以实现转向。”
研究人员在一个直径3至7毫米（约0.2英寸）、长度25厘米（约10英寸）的柔性藤蔓机器人上测试了这种皮肤。这些机器人通过将皮肤翻转，从尖端开始生长。研究表明，当执行器启动时，机器人可以沿其身体长度进行多次超过100度的旋转。该机器人还能挤过狭窄的缝隙，包括一些只有其直径一半的缝隙。例如，研究人员成功地将一个柔软的藤蔓机器人穿过了人体主动脉及其连接动脉的模型。他们还为机器人配备了摄像头，用于检查复杂喷气发动机模型内部的各种目标。
藤蔓机器人穿过喷气发动机模型的照片。研究人员表明，该机器人能够驾驶喷气发动机模型。
顶端装有摄像头的藤蔓机器人的特写照片。藤蔓机器人的尖端可以配备摄像头，以检查难以到达的位置。
“这项研究开发的软皮肤可以进一步适用于其他各种软机器人系统，例如可穿戴触觉设备、软夹持器和机车软机器人，” Morimoto 实验室的博士后研究员 Sukjun Kim 说。
下一步还包括允许机器人进行远程控制或自主控制，并使其变得更小。
这项工作部分由美国国立卫生研究院 (R01 EB032417) 资助，部分由阿诺德和梅布尔贝克曼基金会资助。
论文作者：加州大学圣地亚哥分校机械与航空航天工程系Sukjun Kim、Aedan Mangan、Devyansh Agrawal、Shengqiang Cai 和 Tania K. Morimoto；加州大学圣地亚哥分校材料科学与工程项目 Gaoweiang Dong，Shengqiang Cai。
来源：UCSD
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(美国华文网 圣地亚哥华文网编发）