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　　研究人員在創(chuàng)建機器人時，很容易陷入兩種特質(zhì)的平衡困境——靈活與堅固。一般來說，這兩種特質(zhì)很難兼得，但對于很多需要細致操作的場景，又缺一不可。

　　在最近的一項研究中，研究人員創(chuàng)造了一種機器人，它具有高度的靈活性，同時仍能保持“肌肉”的高度緊張，使其有足夠的扭轉(zhuǎn)運動來完成困難的任務。在一項實驗中，該機器人能夠從瓶子上取下蓋子，同時產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)運動是同類領先機器人的2.5倍。

　　這一結果發(fā)表在1月13日的IEEE機器人和自動化快報上。

論文鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/document/9999348

　　張拉整體機器人由剛性框架和軟纜組成的網(wǎng)絡組成，這使它們能夠通過調(diào)整內(nèi)部張力來改變形狀。

　　參與這項研究的東京工業(yè)大學碩士生Ryota Kobayashi解釋說：“張拉整體結構因其獨特的特性——輕便、靈活和耐用而有頗具優(yōu)勢。”“這些機器人可以在具有挑戰(zhàn)性的未知環(huán)境中運行，例如洞穴或太空，并具有更復雜和有效的行為。”

　　張拉整體機器人的基礎結構可以有不同數(shù)量的剛性結構或“桿”，整體數(shù)量從2到12個不等，有時甚至更多——但根據(jù)一般經(jīng)驗，具有更多桿的機器人通常更復雜且更難設計。

　　20%的收縮，2個方向50度大扭轉(zhuǎn)

　　張拉整體機器人由剛性框架和軟纜組成的網(wǎng)絡組成，這使它們能夠通過調(diào)整內(nèi)部張力來改變形狀。

　　在他們的研究中，Ryota的團隊創(chuàng)造了一個張拉整體機器人，它依賴于六根張拉整體模塊。為了確保機器人實現(xiàn)強大的扭轉(zhuǎn)，使用了三角形的虛擬地圖，機器人的人造肌肉被放置在其中，以便它們連接三角形的頂點。當肌肉收縮時，它會使三角形的頂點靠得更近。

　　依靠這項技術，機器人僅使用人造肌肉20%的收縮就實現(xiàn)了兩個方向50度的大扭轉(zhuǎn)運動。Ryota說，他的團隊對系統(tǒng)的效率感到驚訝——人造肌肉的微小收縮會導致大幅收縮和扭轉(zhuǎn)變形。

　　扭轉(zhuǎn)是已有機器人的2.5倍

　　“大多數(shù)六桿張拉整體機器人只會在結構輕微變形的情況下滾動，導致運動受限，”東京工業(yè)大學助理教授Hiroyuki Nabae說，他也參與了這項研究。值得注意的是，作者報告說，他們的六桿機器人產(chǎn)生的大扭轉(zhuǎn)運動是已有六桿張拉整體機器人的2.5倍。

　　接下來，研究團隊給機器人裝上橡膠手指，幫助它抓取物體，測試它完成任務的能力。在一項實驗中，機器人手臂降低到一個可口可樂瓶上，抓住瓶蓋，轉(zhuǎn)動，抬起手臂并重復一次抓握和轉(zhuǎn)動動作，以在幾秒鐘內(nèi)取下瓶蓋。

　　研究人員正在考慮以這項技術為基礎的方法，例如，通過增加機器人向不同方向彎曲的能力，并結合允許機器人識別其環(huán)境中的新形狀的技術。后者的進步可以幫助機器人根據(jù)需要更好地適應新的環(huán)境和任務。