軟體機(jī)器人技術(shù)，因其獨(dú)特的安全性和靈活性，在機(jī)器人科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)被視為一項(xiàng)前沿且充滿潛力的研究方向。然而，盡管軟體機(jī)器人技術(shù)不斷進(jìn)步，但在關(guān)鍵性能指標(biāo)上，如靈活性、移動(dòng)速度和協(xié)同工作能力，它們?nèi)噪y以與自然界中的生物柔性肢體相媲美。
近期，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的一支研究團(tuán)隊(duì)在這一領(lǐng)域取得了顯著的突破。他們的研究成果已在Cell Press旗下的《Device》期刊上發(fā)表，詳細(xì)闡述了這一創(chuàng)新性的工作。
研究團(tuán)隊(duì)深入觀察了自然界中多種生物的柔性肢體，如象鼻、章魚觸手、海馬尾巴和變色龍尾巴，通過(guò)對(duì)這些生物形態(tài)和運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)分析，以及數(shù)學(xué)模型的抽象，他們首次提出了一種基于對(duì)數(shù)螺旋線結(jié)構(gòu)的新型螺旋軟體機(jī)器人。該團(tuán)隊(duì)不僅深入研究了這種機(jī)器人的設(shè)計(jì)理論、制造方法，還探索了其在各種應(yīng)用場(chǎng)景中的操作策略。
在研究中，團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種逆向設(shè)計(jì)方法，首先確定機(jī)器人的極限卷曲形態(tài)，這一形態(tài)遵循對(duì)數(shù)螺旋線方程。接著，他們將螺旋線離散化，展開后得到機(jī)器人的直線形主體設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)通過(guò)3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)，不僅成本低廉，制備速度快，還能實(shí)現(xiàn)高效的優(yōu)化和快速的迭代。
在展示螺旋機(jī)器人的應(yīng)用時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)提出了一種仿生抓取策略。這種策略基于簡(jiǎn)單的電流感知和控制，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)不同位置和不同物體的自動(dòng)抓取，從而克服了傳統(tǒng)方法中對(duì)高精度傳感器和復(fù)雜建模與控制方法的依賴。這一創(chuàng)新不僅提升了機(jī)器人的抓取能力，還大大簡(jiǎn)化了操作過(guò)程。
研究團(tuán)隊(duì)還展示了大量擴(kuò)展設(shè)計(jì)，包括不同尺度的螺旋機(jī)器人（從厘米級(jí)到米級(jí)不等），以及多機(jī)器人協(xié)作陣列。這些設(shè)計(jì)展示了螺旋機(jī)器人在多維度和多場(chǎng)景中執(zhí)行復(fù)雜抓取和操作任務(wù)的能力，進(jìn)一步驗(yàn)證了其在實(shí)際應(yīng)用中的潛力。
研究團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào)，這種新型螺旋機(jī)器人技術(shù)有望為軟體機(jī)器人的發(fā)展和成熟提供重要推動(dòng)。在復(fù)雜抓取任務(wù)、人機(jī)交互以及低空經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)等應(yīng)用場(chǎng)景中，這種機(jī)器人將提供強(qiáng)大的技術(shù)支持和創(chuàng)新解決方案。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用的不斷拓展，軟體機(jī)器人有望在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
