近日，據(jù)國際學(xué)術(shù)頂刊《科學(xué)》旗下子刊《科學(xué)?機器人學(xué)》刊登的文章，西班牙巴塞羅那科學(xué)技術(shù)研究所開發(fā)了一種基于骨骼肌的仿生混合軟體機器人。
該機器人形似鰻魚，配備 3D 打印的蛇形柔性骨架，具有自我應(yīng)激能力，能在外部環(huán)境下調(diào)整運動模式，速度最高可達每秒 800 微米，快于其他骨骼生物機器人。
仿生混合軟體機器人是繼微型游泳機器人、爬行機器人、步行機器人之后的一個新興領(lǐng)域。它是軟體機器人的“升級版”，其內(nèi)部組件由原來的純?nèi)斯ず铣刹牧限D(zhuǎn)向天然生物材料與合成材料組合。其中，生物材料可以提供人工材料無法精確復(fù)制的獨特特性，例如提高機器人對外界環(huán)境的應(yīng)激能力。
論文鏈接：
https://robotics.sciencemag.org/content/6/53/eabe7577
一、配備 3D 柔性骨骼，增強生物機器人行動力
迄今為止，軟體機器人的大多數(shù)研究都涉及到骨骼肌或心臟肌肉的使用。以骨骼肌為基礎(chǔ)的生物機器人通常缺乏行動力和力量。
為解決這一問題，研究人員設(shè)計了一個形狀像鰻魚的水生生物柔性彈簧模型，并優(yōu)化它的形狀。
柔性骨骼具有高靈活性、可變形性和能量吸收性等特點，對環(huán)境具有較強的適應(yīng)性。
研究者將模型 3D 打印出來作為骨骼生物機器人的支架，長約 260 微米，形狀只允許朝著一個方向推進。
在移動電刺激下，骨骼生物機器人會產(chǎn)生肌肉收縮，從而壓縮骨骼彈簧；當刺激消除后，彈簧中的能量釋放出來，推動生物機器人前進。
二、滑行、爆發(fā)雙運動模式，配速可達每秒 800 微米
這一鰻魚形骨骼生物混合機器人具備滑行和爆發(fā)兩種運動模式。
在滑行模式下，它像小溪中的魚兒悠然慢速前行；在爆發(fā)模式下，它好似被驚動的魚兒，可以從靜止狀態(tài)快速切換到運動狀態(tài)。
測試表明，它能夠達到每秒 800 微米的速度，相當于每秒三個身體長度。
據(jù)研究者稱，這一配速已比任何其他基于骨骼肌的生物機器人都要快得多，并與基于心臟肌肉的生物混合機器人相當。
他們認為，他們的設(shè)計可能使得其他新的混合動力機器人具有更高的力輸出，可以用來使游泳機器人更快，或工作機器人更加強大。
結(jié)語：軟體骨骼將為仿生機器人增強行動力
在蛇形結(jié)構(gòu)的 3D 柔性骨架的支持下，仿生機器人可以更靈活，在環(huán)境中適應(yīng)性更強。
未來，3D 柔性骨骼也將有更多外形，為仿生機器人提供更高的力量輸出。
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