在二维平面上滑行的蛇-受蛇启发的搜天富平台登录索和救援机器人[视频]

时间:2020-09-15 15:06 作者:http://zdtnx.com.cn/ 分享到:
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约翰·霍普金斯大学的Terradynamics实验室创造了这种机器人蛇来模仿它的动物原型。信贷:JHU /柯克
 
蛇生活在各种各样的环境中,从难以忍受的炎热沙漠到郁郁葱葱的热带森林,在那里它们每天爬上树木、岩石和灌木。通过研究这些蛇是如何移动的,约翰霍普金斯大学的工程师们已经制造出一种可以灵活而稳定地爬上大台阶的蛇机器人。
 
该团队的新发现发表在《实验生物学杂志》和《皇家学会开放科学》上,促进了能够成功导航危险地形的搜救机器人的发明。天富平台登录
 
“我们从这些令人毛骨悚然的生物身上寻找运动灵感,因为它们已经非常擅长在日常生活中稳定地攀爬障碍物。”希望我们的机器人能学会如何像蛇一样在表面上摆动和编织。
 
李说,之前的研究主要观察了蛇在平面上的运动,但很少在3D地形上,除了在树上,而且没有考虑到现实生活中的大障碍,如碎石和碎片,搜索和救援机器人必须爬过去。
 
 
李的团队首先研究了变量大家庭中的一种,通常可以发现一条蛇生活在沙漠和pine-oak森林,爬在李的Terradynamics实验室步骤。李的实验室将机器人技术、生物学和物理学在一起研究动物运动技巧和窍门建造更多通用的机器人
 
 
“这些蛇必须定期穿越巨石和倒下的树木;他们是动作大师,我们可以向他们学习很多东西。”李说。
 
李和他的团队进行了一系列的实验,通过改变台阶的高度和台阶的表面摩擦来观察蛇是如何扭曲它们的身体来应对这些障碍物的。
 
他们发现蛇把自己的身体分成三部分:它们的前肢和后肢在水平台阶上像波浪一样来回扭动,而身体的中间部分保持僵硬,悬浮在原地,以便跨过大台阶。他们注意到,弯曲的部分提供了稳定,以防止蛇翻倒。
 
当蛇靠近并走上台阶时,三个身体部分依次向下移动。随着到达台阶的蛇越来越多,蛇的前体部分变长,后体部分变短,而蛇的中间部分保持大致相同的长度,垂直悬挂在两级台阶的上方。
 
如果台阶变得更高更滑,蛇就会移动得更慢,前后身体扭动得更少,以保持稳定。
 
在分析了他们的视频并注意到蛇是如何爬上实验室的台阶后,李实验室的研究生傅启元创造了一个模仿动物运动的机器人。天富平台登录
 
一开始,机器人蛇在大台阶上很难保持稳定,经常摇晃、翻倒或卡在台阶上。为了解决这些问题,研究人员将悬挂系统(就像你的汽车一样)插入身体的每个部分,以便在需要的时候可以压缩表面。在此之后,蛇机器人不那么摇晃,更加稳定,爬上的台阶高达体长的38%,成功率接近100%。
 
与其他研究中的蛇形机器人相比,李的蛇形机器人比其他所有机器人都更快更稳定,甚至接近于模仿实际蛇的速度。然而,增加的车身悬挂系统的一个缺点是机器人使用了更多的电力。
 
“动物仍然要优越得多,但这些结果对于能够穿越大型障碍物的机器人领域来说是有希望的,”李补充道
 
 
接下来,该团队将测试和改进蛇形机器人,以适应更复杂的3-D地形和更大的非结构化障碍。
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