IT之家 12 月 24 日消息，軟體機(jī)器人憑借其自身的安全性和靈活性而備受矚目，是機(jī)器人領(lǐng)域的前沿研究課題。然而，現(xiàn)有的軟體機(jī)器人在靈巧性、運(yùn)動速度、協(xié)作交互等關(guān)鍵性能方面，仍然與自然界生物的柔性肢體間存在較大差距。
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究團(tuán)隊在軟體機(jī)器人領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。相關(guān)研究成果已于 12 月 6 日發(fā)表在 Cell Press 旗下期刊《Device》上（IT之家附 DOI:10.1016/j.device.2024.100646）。
該團(tuán)隊基于對自然界中多種生物柔性肢體（如象鼻、章魚觸手、海馬和變色龍尾巴）形態(tài)和運(yùn)動的系統(tǒng)觀察和數(shù)學(xué)模型抽象，首次提出基于對數(shù)螺旋線結(jié)構(gòu)的新型螺旋軟體機(jī)器人，并系統(tǒng)研究了其設(shè)計理論、制備方法和操作策略，在多尺度、多材質(zhì)、多維度和協(xié)作交互等拓展應(yīng)用場景中展示了該類機(jī)器人在動作靈巧度、精細(xì)度及速度等方面可比擬生物體的優(yōu)越性能。
▲螺旋機(jī)器人的設(shè)計原理及多種樣機(jī)。（A）螺旋線設(shè)計原理的仿生靈感來源。（B）本工作實(shí)現(xiàn)的代表性螺旋機(jī)器人。研究團(tuán)隊提出一種逆向設(shè)計方法來實(shí)現(xiàn)螺旋機(jī)器人：首先確定機(jī)器人的極限卷曲形態(tài)（即遵循對數(shù)螺旋線方程），然后將螺旋線進(jìn)行離散，展開得到機(jī)器人的直線形主體設(shè)計。該機(jī)器人通過采用 3D 打印加工成型，成本低、制備速度快，可實(shí)現(xiàn)高效優(yōu)化和快速迭代。
▲螺旋機(jī)器人的操作策略及應(yīng)用展示。（A）仿生操作策略。（B）螺旋機(jī)器人在多維度和多場景中執(zhí)行復(fù)雜抓取和操作任務(wù)的展示。此外，研究團(tuán)隊還進(jìn)一步提出了一種仿生抓取策略，并基于簡單的電流感知和控制即可實(shí)現(xiàn)對不同位置、不同物體的自動抓取，克服了傳統(tǒng)方法中對于高精度傳感器和復(fù)雜建模與控制方法的依賴。在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊展示了大量拓展設(shè)計（尺度從厘米到米不等）以及多機(jī)器人協(xié)作陣列。
這項研究提出的新型螺旋機(jī)器人技術(shù)有望進(jìn)一步推進(jìn)軟體機(jī)器人的發(fā)展和成熟，為復(fù)雜抓取任務(wù)、人機(jī)交互、低空經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)等應(yīng)用場景提供強(qiáng)大的技術(shù)支持和創(chuàng)新解決方案。
