背景介紹

　　■ 剛性機器人存在許多局限性

　　■ 剛性機器人笨重且昂貴

　　■ 軟體機器人可以通過簡單的設計和控制產生復雜的運動方式，并且能夠 很好的適應不同的應用環(huán)境

　　■ 目前階段對軟體機器人的研究較少，軟體機器人有很大的發(fā)展?jié)摿?/P>

軟體機器人的構成

　　制造的軟體機器人由上下兩層構成

　　■ Layer1為Ecoflex(Ecoflex 00-30或Ecoflex 00-50; Smooth-On Inc.)制成的驅動層，它在低應力下具有高度可伸長性

　　■ Layer2為聚二甲基硅氧烷(PDMS)(Sylgard 184， Dow Corning)制成的應變限制層，因為它在壓力增加時產生的應力相對不可擴展

　　在Layer1中存在通過軟光刻制造的腔室

　　■ 腔室在氣體壓力作用下膨脹?？缮煺鬼攲雍筒豢缮煺沟讓又g的應變差異導致PN在加壓時彎曲。我們通過其腔室的方向，尺寸和數量調整了PN的彎曲運動

軟體機器人的運動原理

軟體機器人的運動

　　軟體機器人的第一種運動步態(tài)—蠕動(起伏)

　　■ 通過依次加壓PN來控制機器人運動

　　■ 蠕動涉及三個步驟，從靜止狀態(tài)到PN 1的加壓和PN 2， 這個動作使機器人不能向后滑動。PN 3的加壓使其脊柱從表面抬起。PN 4和5的加壓，PN 1和2的順序減壓，然后PN 3用兩個前肢拉動機器人向前

　　■ 此時，后三分之二的機器人與表面摩擦接觸; 此各向異性在前面和后半部之間的摩擦接觸導致向前運動時，我們減壓的PN 4和5。在這個步態(tài)中，軟體機器人的速度為13±0.6m/h(約93體長/小時;體長/周期的11%)

　　軟體機器人的第一種運動步態(tài)

　　軟體機器人的第二種運動步態(tài)—爬行

　　■ 爬行運動包括五個步驟：第一步加壓PN 3，脊柱離開地面

　　■ 第二步加壓PN 4向前拉動右后肢

　　■ 第三步PN 2的同時加壓和PN 4的減壓然后推進四腳向前

　　■ 第四步在減壓PN 2的同時加壓PN 5將左后肢向前拉

　　■ 第五步PN 1的同時加壓和PN 5的減壓再次推動了機器人的身體前進

　　■ 這種步態(tài)推動機器人的運動速度為24±3m/h(192體長/ 小時;體長/周期的12%)

　　軟體機器人的第二種運動步態(tài)

軟體機器人越障實驗

　　障礙類型

　　■ 使用厚度為0.9cm的軟體機器人通過高度為為2cm的地面與玻璃板之間的縫隙

　　運動方式

　　■ 使用簡化的爬行運動，我們將機器人驅動到障礙物附近，變換到蠕動的運動類型。并按照蠕動的加壓方式控制軟體機器人運動，待機器人通過障礙后再恢復到爬行運動

　　■ 我們將機器人在間隙下驅動超過15次，大多數嘗試需要不到60秒就能完成越障

軟體機器人的越障過程

結果與討論

　　■ 文章研發(fā)了一種具有多種運動方式的軟體機器人，其主要的運動原理是通過伸展層中腔室的氣壓變化導致伸展層發(fā)生形變。并在抗拉伸層的共同作用下使軟體機器人運動

　　■ 并研究蠕動、爬行兩種運動方式，給出了在兩種運動中軟體機器人的腔室加壓

　　方式及機器人運動速度

　　■ 最后通過越障實驗證明了該軟體機器人在運動方式上的優(yōu)越性

（轉載）