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超越現實生活中的同行仿水母的軟體機器人

北卡羅萊納州立大學和天普大學的工程研究人員開發了受水母啟發的軟機器人，這些機器人可以超越現實生活中的同行。實際上，新的水母機器人強調了一種使用預應力聚合物使軟機器人更強大的技術。北卡羅來納州立大學機械和航空航天工程學助理教授杰因說：“我們以前的工作集中在制造受獵豹啟發的軟機器人，盡管這些機器人非常快，但它們的內脊仍然堅硬。” 關于新作品的論文。“我們想制造一個沒有內脊的完全軟的機器人，它仍然利用在兩個穩定狀態之間切換的概念，以使軟機器人更強大，更快速地運動。而我們受到啟發的動物之一是水母。” 研究人員使用相同彈性聚合物的兩個粘合層創建了他們的新軟機器人。一層聚合物被預應力或拉伸。第二層未施加預應力，并包含空氣通道。尹說：“我們可以通過將空氣泵入通道層來使機器人‘彎曲’，而我們可以通過控制預應力層的相對厚度來控制彎曲的方向。” 運作方式如下。當與第三無應力層（稱為中間層）結合使用時，預應力層希望沿特定方向移動。例如，您可能有一塊聚合條，它已通過向兩個方向拉動而受到了預應力。將預應力材料附著到中間層后，最終結果將是一個想要彎曲的雙層條，就像皺著眉頭的臉一樣。如果該雙層條帶（也稱為預應力層）比帶有空氣通道的層薄，那么當空氣被泵入通道層時，皺眉曲線將彎曲成微笑曲線。但是，如果預應力層的厚度大于通道層的厚度，則在將空氣泵入通道層時，皺眉會變得越來越明顯。無論哪種方式，一旦允許空氣離開通道層，實際上，這個簡單的示例描述了研究團隊創建的一種軟機器人，即快速移動的軟履帶。它像一個幼蟲在卷曲身體，然后向前跳躍，迅速釋放出儲存的能量。水母機器人稍微復雜一點，將預應力的盤狀層沿四個方向拉伸（考慮將其同時向東和向西拉，然后同時向南和向北拉）。通道層也不同，由環形空氣通道組成。最終結果是一個看起來像水母的圓頂。當水母機器人“放松”時，圓頂像一個淺碗一樣彎曲。當空氣被泵入通道層時，圓頂迅速彎曲，將水推出并向前推動。在實驗測試中，水母機器人的平均速度為每秒53.3毫米。考慮到研究人員檢查的三種水母沒有一個比平均每秒30毫米的速度快，這還不錯。最后，研究人員創造了一個三管齊下的抓地機器人。大多數抓手在“放松”時會張開，并需要能量才能將其提起并從A點移動到B點。但是，Yin和他的合作者使用預應力層來創建抓手，其默認位置為固定狀態關閉。打開夾持器需要能量，但是一旦夾持器就位，夾持器將返回其“靜止”模式，即保持貨物緊緊。

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