当前位置:首页 > 物联网 > 大鱼机器人
[导读]章鱼作为软体动物的典型代表而受到研究人员的广泛关注。其触手多自由度运动+数以百计吸盘的奇特结构赋予其无与伦比的水下复杂精密操作能力,能快速捕捉小至螃蟹,大到鲨鱼。 研究人员发现不同种类的章鱼有着不同大小的触手锥度角,锥度角较大的触手能提供更大

章鱼作为软体动物的典型代表而受到研究人员的广泛关注。其触手多自由度运动+数以百计吸盘的奇特结构赋予其无与伦比的水下复杂精密操作能力,能快速捕捉小至螃蟹,大到鲨鱼。

研究人员发现不同种类的章鱼有着不同大小的触手锥度角,锥度角较大的触手能提供更大的缠绕力;而锥度角较小的触手使得章鱼可以在狭窄的受限环境下进行自如的操作,鲜有研究针对锥度角这一生物特征,对章鱼触手的“缠绕+吸附”功能进行研究。

图1 章鱼触手主要功能分解:缠绕+吸附
 
2月26日,北京航空航天大学文力教授与哈佛大学Katia Bertoldi教授合作团队在国际期刊《Soft Robotics》发表了最新的研究成果“OctopusArm-Inspired Tapered Soft Actuators with Suckers for Improved Grasping”。

该研究根据生物章鱼触手具有不同锥度的特点,通过数据统计,仿生设计并制造了集“缠绕+吸附”于一体的章鱼触手(Tentacle Bot),实现了对不同大小、材质,以及狭窄空间环境下物体的有效抓持。

北京航空航天大学为该研究的第一单位、第一通讯单位。


课题组首先探索了自然界大量的生物章鱼触手的形态学特征,并从中提取“锥度角”这一几何参量,发现自然界的章鱼触手的锥度分布在3度至13.5度。

图2 自然界种不同种类章鱼的触手锥度角
 
为了探索锥度角对软体机器人的影响,课题组利用有限元仿真工具对具有不同锥度角的锥形软体机器人进行了分析。

在不同锥度角下,机器人在弯曲曲率以及弯曲作用力层面上具有不同的变化情况,课题组发现,小锥度角会带来大的弯曲曲率以及小的弯曲作用力,相反,大锥度角将带来小的弯曲曲率和大的弯曲作用力。

一个完美的锥度角,可以实现对不同大小、重量物体的抓取。

图3 利用有限元仿真工具实现:生物→仿生机器人
 
进一步地,研究团队模拟章鱼吸盘的结构及分布方式将锥形软体机器人与软体吸盘相结合,制造出集缠绕和吸附功能于一体的仿生章鱼触手机器人,锥形结构与吸盘分别通过正压与负压发生器进行控制。研究团队对机器人的吸附性能进行了探究。

课题组发现,锥度角同时对机器人的吸附功能有着重要的影响,相比于传统的圆柱形机器人,锥形机器人不但能提供更大的最大吸附力,在吸盘剥离过程中由于自身的柔性,也能提供更长时间的吸附,不至于快速脱落。仿生章鱼触手机器人能实现对不同粗糙度平面的吸附。

另外,通过结合弯曲功能,机器人能调节弯曲角度实现对曲面的贴合吸附功能,进一步扩大了可吸附物体的范围。

图4:仿生章鱼触手机器人吸附性能测试
 
章鱼锥度软体驱动器 vs. 传统圆柱软体驱动器吸附性能
 
结合了缠绕与吸附两种抓取方式使得机器人能够更为快捷、方便地抓取各种大小、材质、重量的物体,小至直径20mm的试管,鸡蛋,大到直径750mm的瑜伽球,机器人都能快速稳定地抓起。

此外,与机械臂相结合,机器人能实现半自主的“吸附-缠绕-传递-交付”动作,为工业使用提供了可能性。机器人锥状的外形更是赋予其穿过狭窄的洞口取出内部物体等类似生物章鱼触手的能力。

这项研究工作提出的结合缠绕+吸附的抓持方式,为软体机器人提供了新的设计思路,并将对章鱼触手生物力学机理意义提供新的理解。

Credit: Wyss institute/Harvard
 
该项目得到了国家自然科学基金优青项目,重点项目,共融机器人重大研发计划,Festo横向课题等项目的支持。
 
论文链接:
https://www.liebertpub.com/doi/10.1089/soro.2019.0082

-END-

﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌

免责声明:本文转自网络,版权归原作者所有,如涉及作品版权问题,请及时与我们联系,谢谢!

猜你喜欢

怎样混好嵌入式/MCU/ARM/DSP这一行?<<戳这里
机器人是如何群居生活的? <<戳这里
论嵌入式与单片机,相爱相杀。<<戳这里

 最 后   
 

若觉得文章不错,转发分享,也是我们继续更新的动力。
5T资源大放送!包括但不限于:C/C++,Linux,Python,Java,PHP,人工智能,PCB、FPGA、DSP、labview、单片机、等等!
在公众号内回复「 更多资源 」,即可免费获取,期待你的关注~
长按识别图中二维码关注

免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除( 邮箱:macysun@21ic.com )。
换一批
延伸阅读

Imagination E系列GPU融合图形处理与AI算力并用高度可编程性来应对物理AI的计算需求与物理制约

关键字: 物理AI 机器人 GPU

该技术有望在无需人工直接操作的情况下,通过机械取栓实现急性缺血性卒中的自主远程治疗 自主远程血管介入手术机器人[1]技术有助于确保符合条件的患者更快获得有效救治 德国福希海姆2026年8月21日 /美通社...

关键字: 机器人 西门子 LAB OV

在发布 HiPHI 开源数据集仅两天后,诺亦腾机器人(Notiom Robotics)携手上海人工智能实验室、越疆机器人与上海交通大学,发布人形机器人专业网球技能学习框架 AdaPT。 AdaPT 是诺亦腾机器人在人形...

关键字: 机器人 AD IP 模型

北京2026年8月22日 /美通社/ -- 北京人形机器人创新中心与梅赛德斯-奔驰携手,具身天工3.0机器人以「硅基推荐官」身份进入奔驰真实服务链路。恰逢8月19日北京WRC世界机器人大会开幕、成都车展8月21日启幕,两...

关键字: 奔驰 机器人 硅基 TIMES

2026年8月20日,中国上海 — 思特威(上海)电子科技股份有限公司(股票简称:思特威,股票代码:688213)宣布,在2026世界机器人大会(WRC 2026)期间,与行业领先的机器人视觉及AI视觉科技公司奥比中光(...

关键字: 机器视觉 机器人 3D视觉

精确的深度测量是现代自主系统的一项基本需求,但在动态变化的环境光照条件下实现高精度测量仍是一项重大挑战。无论是机器人在杂乱的仓库中穿行,还是摄像系统试图对快速移动的物体进行对焦,区分不同距离处物体的能力都至关重要。传统的...

关键字: 传感器 机器人 自动化

摘要:机器人产业正在从单点能力验证走向系统级自适应。对于物理 AI 而言,模型能力只是起点,能力编排、实时调度、状态管理和行为约束机制,正在成为机器人进入开放真实场景的关键。

关键字: 机器人 传感器 AI 计算

最近,我家发生了一次令人不快的意外:由于水管爆裂,一楼被水淹,而我当时正好不在家。因此,我决定开发一套预警系统,用于及时发现此类情况,并采取相应措施以防止进一步损坏。为此,我从 DFRobot 购买了适用于 Arduin...

关键字: 机器人 液位传感器 ESP32

我希望打造一个紧凑的演示项目,同时整合三方面内容:计算机视觉、机器人操作以及少量“推理”功能。手写数学题是一个理想的测试对象——人类书写起来方便,光学字符识别(OCR)处理起来有趣,输出结果还能直接映射为一个单一数字,对...

关键字: 计算机视觉 机器人 机械臂

机器人产业的真正分水岭,可能既不在算力大小,也不在模型参数的多寡。在各类人形机器人、自主移动机器人与智能工业系统密集亮相的当下,一个更本质的问题正在被反复追问:一台已经掌握多项技能的机器人,为什么换一个场景、换一个任务,...

关键字: ARM 物理 AI 机器人 泛化能力 CPU 运动控制
关闭