对位置的感知
随着机械章鱼、毛毛虫、海星和其他延展性机器的出现,一些科学家开始聚焦控制这些设备行动的更好方法。“我们讨论的是松软、有弹性的材料。”印第安纳州普渡大学机械工程师Rebecca Kramer介绍说,“当有东西在一边移动,你并不是很确定机器的其他部分将在哪里停止。”这便是为何很多应用可能需要额外的传感器监控移动。然而,传统的位置和力传感器——僵硬或半僵硬的电子元器件——未必总能和经历了极端形状改变的软机器人很好地“相处”。
诸如Yong-Lae Park等工程师正在通过研发可伸缩的电子传感器解决该问题。在卡耐基梅隆大学,Park致力于研究含有夹在硅橡胶片中间的液态金属电路的黏性贴片。这些液态电路以包括螺旋和条纹在内的各种模式浇筑成型,从而通过定制感知设备何时以及朝哪个方向被挤压或拉伸。
“可伸缩传感器能和皮肤一样敏感,这取决于你如何设计它们。你可以将它们调整到对手指轻微擦过或一个重30磅的物体作出反应。”康奈尔大学机械工程师Robert Shepherd表示。他开发出一种方法,可直接在软机器人上3D打印对拉伸敏感的“皮肤”。
可伸缩传感器在迅速发展的可穿戴机器人学领域扮演着重要角色。在美国军方的资助下,来自哈佛大学的Conor Walsh花费数年研发并改良了一种为士兵打造的软机械护甲。它很柔软,类似于较早的“铁人”外骨骼,旨在帮助士兵长距离搬运沉重的载荷。Walsh介绍说,用户仍能感觉到有设备在帮助他们移动,但穿着这种衣服行走会感觉“非常自然”。这是对传统外骨骼的一个较大改进。Walsh的衣服利用了由尼龙、聚合物和氨纶制成并且策略性地沿腿部放置的带子,而不是笨重且僵硬的套子。一些位置和加速度传感器——目前还是标准的僵硬设备——能帮助监控穿戴者的步态,并在关键时刻提供帮助。Walsh表示,下一步是将可伸缩传感器包括进来,从而产生更柔软、更舒适的体验。
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