【48812】上海交大刘铸永课题组研宣布可使用于机器人软抓手和行走机器人的新式拓扑优化和婉致动器

更新时间：2024-07-28 作者：米乐客户端

  近期，机器人范畴尖端期刊《Soft Robotics》以“A Versatile Topology-Optimized Compliant Actuator for Soft Robotic Gripper and Walking Robot”为题在线宣布了船只海洋与修建工程学院工程力学系刘铸永课题组的研讨成果，该作业提取了机器人不相同的范畴的一起需求，研发了一种在机器人软抓手和行走机器人等范畴可通用的新式拓扑优化和婉致动器，为软机器人的工业使用及机械互换性供给了新的规划战略。刘铸永副教授为论文的通讯作者，榜首作者为工程力学系博士研讨生武廷科。

  与传统的刚性机器人比较，软机器人具有更加好的安全性和更高的环境兼容性。软机器人由杨氏模量挨近生物安排的资料制造成，因为其结构大变形及固有的和婉性，在机器人操作中表现出许多一起的优势。因而，在工业使用、深海取样、生物医学、军事勘察等范畴具有宽广的使用远景。

  工业中火急地需求易于操作、多功能及鲁棒的和婉致动器。典型的机器人软抓手重视抓取和婉性和承载才能，而行走机器人则重视运动功率和结构稳定性。传统的刚性机器人极大地约束了运动的自由度。软机器人需求表现出刚性机器人所缺少的和婉性，以增强其交互性和适应性。此外，软机器人也需具有满足的刚度平衡负载，以进步机械功率和操作稳定性。因而，要规划一种兼具和婉性及刚度的和婉致动器。

  虽然仿生学为软机器人的规划供给了丰厚的创意。但是，仅依据直觉或经历猜测和婉致动器的运动及资料布局仍然是一项艰巨的应战。因而该论文提出了多适用致动器的规划战略，并将其转化为复合方针函数的拓扑优化问题，根据树立的和婉组织模型，获得了致动器在规划域内结构和资料的最优散布（如图1所示）。致动器使用于机器人软抓手，可完成对不同物体的自适应抓取，并可以有用战胜跨介质抓取带来的扰动。使用该致动器开发的行走机器人依托杂乱的冲突特性可完成定向行走而且机动性强（如图2所示）。该致动器有望在工业中使用，将规划的软抓手组装到工业机械臂上，可以稳定地操作悬垂的螺丝并平稳地履行旋紧操作（如图3所示）。该研讨源于机器人范畴内的核心问题，从不同的使用范畴中提取一起需求，研讨成果使软机器人在使用及推行方面又迈出了坚实一步。

  《Soft Robotics》是机器人范畴的尖端期刊，影响因子在该范畴仅次于《Science Robotics》，具有广泛的世界影响力。该期刊鼓舞多学科穿插，涵盖了机械、力学、资料、操控等多个范畴。