柔性机器人的研发难点主要集中在材料选择、驱动方式以及运动控制等方面,在技术前沿方面,包括哈佛、麻省理工、斯坦福大学和国内清华大学等在内的多所高校及研究机构都在积极探索柔性机器人的新技术。
柔性机器人研发的难点:
1、材料选择:为了达到高灵活性和可变形性,柔性机器人需要使用能够轻易弯曲和伸展的材料,如水凝胶、电子动力聚合物(EAP)、形状记忆合金等,这些材料在耐用性、强度以及成本效益等方面仍存在挑战。
2、驱动方式:传统的电动和气动驱动方式在柔性机器人中面临精度控制难和响应速度慢等问题,这限制了其应用范围和效能。
3、运动控制:由于柔性材料的非线性特性,实现精确的运动控制比刚性机器人更加困难,这要求开发更先进的控制算法以适应这种复杂性。
4、能源供应:柔性机器人的能源供应系统也需要特别设计,以确保能量的有效转换和长期供应,同时不增加机器人的体积或重量。
5、环境适应性:柔性机器人需要在各种环境下工作,包括极端的温度、湿度和压力条件,这对材料和设计提出了更高要求。
6、人机交互:良好的人机交互性是柔性机器人的重要特征之一,但如何设计直观易用且安全的交互界面仍是一个挑战。
7、制造工艺:柔性机器人的生产往往需要特殊的制造技术和设备,例如3D打印和激光切割,这些都增加了生产的复杂性和成本。
走在技术前沿的企业:
1、哈佛大学:展示了章鱼形状的完全柔性机器人“Octobot”,该机器人由软性材料构成,能在没有外部电力供应的情况下自主运动。
2、麻省理工学院(MIT):研究团队尝试利用水凝胶等材料制作外壳,并通过液压驱动实现机器人运动。
3、斯坦福大学:研究人员从天然生物获取灵感,研发了可自我生长的柔性机器人,这种机器人可以像葡萄藤一样生长,应用于搜索救援行动。
4、清华大学:与中科院理化技术研究所合作,探索液态金属作为柔性机器人材料的潜力,这种材料可以在电场作用下自由变换形态。
5、浙江大学:李铁风教授和其他研究者开发的快速移动电子鱼展示了柔性机器人在狭小空间内航行的能力。
柔性机器人的研发涉及多个学科和技术的综合应用,虽然目前还存在许多挑战,但随着新材料的开发和新工艺的应用,柔性机器人的未来发展前景广阔。