UMD團隊打造可玩《超級馬力歐兄弟》的氣動軟機械手

馬里蘭大學的一支研究團隊,剛剛在《科學進展》期刊上介紹了他們新研發的一款氣動軟機械手,特點是靈活到能夠玩《超級馬力歐兄弟》。與機械結構更加復雜的機械手方案相比,這種新式氣動手要簡單得多。因為傳統電子機械手必須將單獨的控制線路遍布每個手指,結果導致整體相對笨重、耗能、繁瑣、且成本高昂。

UMD團隊打造可玩《超級馬力歐兄弟》的氣動軟機械手

(來自:UMD)

有鑒於此,由馬里蘭大學 Ryan D. Sochol 助理教授帶領的這支研究團隊,著手開發了一套在結構上沒有那麼復雜、但仍相當高效實用的替代方案。

最終結果,就是上圖展示的這款 3D 列印三指柔軟機械手。通過響應氣壓的變化,它可以輕松實現每個手指的單獨移動。

UMD團隊打造可玩《超級馬力歐兄弟》的氣動軟機械手

研究配圖 – 1:PolyJet 3D 列印增材與全集成流體電路

單獨的壓縮機,可通過一根橡膠軟管將空氣泵如機械手。在軟管的指端,則是三個被稱作「流體電晶體」的非電氣元件。

這些電晶體中的每一個都採用了特殊的設計,能夠按需打開並讓空氣流入對應的機械手指,以響應低、中、高三檔不同的氣壓。

UMD團隊打造可玩《超級馬力歐兄弟》的氣動軟機械手

研究配圖 – 2:電路元件的工作原理和結果

當空氣流入時,機械手指會收縮並指向下方。這樣一來,通過改變泵入指端的氣壓,便可有選擇性地激活任何一根手指。若完全阻止氣流,則所有手指都會抬起到中立的位置。

UMD團隊打造可玩《超級馬力歐兄弟》的氣動軟機械手

從演示來看,研究團隊能夠讓機械手指按下初代任天堂遊戲機的手柄,並成功打通《超級馬力歐兄弟》這款視頻遊戲的第一關。

UMD團隊打造可玩《超級馬力歐兄弟》的氣動軟機械手

研究配圖 – 3:基於恆流軟體機器龜的工作演示

展望未來,研究人員希望將這項技術應用於可定製的假肢、手術器械和康復設備,並且決定向其它感興趣的研究團隊開放 3D 列印設計文件。

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研究配圖 – 4:基於正弦輸入的工作演示

Sochol 表示,他們希望這種開源的 3D 列印策略,能夠有助於壯大集成流體迴路軟機器人的可用性。

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研究配圖 – 5:基於非周期性流體輸入的預編程軟機械手演示

感興趣的朋友,可移步至《Science Advances》查閱全文,原標題為《Fully 3D-printed soft robots with integrated fluidic circuitry》。

來源:cnBeta