日本的科學家開發了一種以毛毛蟲為靈感的機器人,可以用來監測地球環境中的變化。
東京大學信息科學與技術研究生院的研究人員Takuya Umedachi一直在研究各種動物的物理特徵,以找出他可以適應他的機器人設計。
在建造機器人方面,現代工程師從大自然中獲取線索並不少見。一些最新的發明結合了類似於無骨動物的特徵,例如章魚,,,,祈禱螳螂,,,,海蜇, 和海星。
研究人員更喜歡使用這些生物,因為他們的身體被認為更具損害性,但靈活性足夠靈活,以克服許多阻礙常規,硬殼自動機的進步的障礙。
烏姆說這些類型的機器人更適合人類環境,因為它們柔軟的功能可以幫助人們在與之互動時感覺更安全。
但是,創建軟機器人的缺點是,材料傾向於採用複雜的形狀,從而使它們更難使用常規技術控制。研究人員通常必須進行大量的數字處理,以正確建模並預測其發明的行為。
軟機器人毛毛蟲
為了找出他們如何更好地控制軟機器人的運動,Utokyo研究人員研究了一種被稱為Manduca Sexta的飛蛾的毛毛蟲的行為。在漫長的演變中,毛毛蟲發展出一種複雜的運動方式,不需要太多的大腦處理。
Umedachi和他的同事發現,在這個幼蟲階段的昆蟲不取決於他們的大腦來指導他們的身體運動,尤其是因為它們僅使用有限的神經元。取而代之的是,這些生物採用了更加分散的系統來控制其身體。
研究人員的模型表明,毛毛蟲使用在軟組織中發現的感覺神經元將數據傳遞到其肌肉中。反過來,這會導致昆蟲的身體與中繼信號一起移動。
Umedachi和他的團隊從Caterpillars汲取靈感,提出了一種柔軟的機器人設計,該設計具有與昆蟲相似的身體特徵。他們將傳感器連接到機器人上,以幫助指導其在各種表面上的運動。
然後,研究人員使用計算機數據來微調對發明電機的控制。最終結果是一個軟機器人,可以通過變形其四個段來在表面上移動。
機器人傳感器收集的數據也可以用來控制其內向和爬行動作,即使沒有過多地強調指導機制。
Umedachi解釋說,機器人身體的柔軟性可能是提出智能機器人行為的關鍵因素。
實際應用
Utokyo的軟機器人可以具有許多實際應用,其中尤其是對環境中各種變化的監視。
Umedachi說,他想開發一個能夠在樹枝上移動的類似毛毛蟲的機器人。這些設備可以在它們上附帶相機和傳感器,以便它們可以從此類斑點收集科學數據。
這發現東京大學的研究刊登在《雜誌》中開放科學。