海馬具有馬的輪廓，可以正在泅水過程中表現出特別的形態，如拉長鼻子取假裝皮膚。靈動卷曲的尾巴使海馬成為了不得的海洋生物，可以正在滿是阻礙的海草，紅樹林和珊瑚礁中糊口生涯。

（來歷：Pixabay）

　　陸續型機器人憑仗其陸續的焦點布局，具有更高的通用性、更大的安全性和更強的適應性，能夠適用于救濟、微創手術和行星探索的過程中。

　　高適應性抓取是接連型機器人取非布局化環境交互的重要途徑之一。然而，因為多半接連型機器人具有恒定的布局截面，僅可以取特定曲率的環境舉行共形交互。

　　相比之下，海馬卻可以操縱其具有錐度的尾巴，對分歧曲率特點的珊瑚或海藻等開展共形纏繞抓取，以制止因海水涌動而招致姿勢失控。

　　克日，科學家受海馬尾巴的高適應性共形交互本領啟示，研制出一款仿生可編程曲率的一連型機器人。該機器人將具有剛柔耦合特征的張拉團體布局取繩索驅動形式相結合，實現了對分歧曲率物體的共形抓取。

（來歷：Advanced Intelligent Systems）

　　論文以《像海馬尾巴一樣具有多功能：生物啟示可編程陸續型機器人的共形抓取》（Versatile like a seahorse tail：a bio-inspired programmable continuum robot for conformal grasping）為題，揭曉正在Advanced Intelligent Systems上[1]。中山大學進步前輩制作學院吳嘉寧副傳授、大連理工大學工程力學系彭水兵傳授及英國倫敦南岸大學機械工程取設計系哈米德·拉賈比（Hamed Rajabi）為配合通訊作者。

圖|受海馬啟示的仿生延續型機器人（起原：Advanced Intelligent Systems）

　　正在設計接連型機器人的過程中，海馬尾巴因具有靈活性、敏捷性和對種種構造物體的共形抓取適應性，被選為開辟魯棒接連型機器人的模子體系。

　　為量化海馬尾巴尺寸，研究者以尾巴基部為原點O建樹坐標系，將尾巴的縱向和徑向設定為X軸和Y軸。

　　該延續型機器人由10個不異單位組成，由4根電纜驅動。每一個單位包含2個由2根剛性橫桿和2根拉伸彈簧瓜代銜接的方形環層，4根縱向桿被分紅2組，根據扭轉搭鈕銜收到相鄰的環層。

　　正在機器人設計的過程中，為研討多少參數對機器人變形后構型的危害，研討者采納多體動力學框架設立建設機器人力學模子。正在設立建設起的力學模子體系中，假定縱向和橫向桿僅接受壓縮力，而彈簧和繩索皆只受拉力的作用。

　　以上的理念全是為了對機器人開展有用的模子簡化，以便研究者構建力學模子來猜測機器人的變形，進而淘汰模仿過程中的計算復雜性。

圖|統一驅動準則下分歧錐度的機器人蜿蜒構型（來歷：Advanced Intelligent Systems）

　　據介紹，研究者首先依托張拉團體布局構建了一種由10個截面不異單位構成的一連型機器人構型。針對該構型，當收縮繩索1和2，開釋繩索3和4時，機器人能夠正在YOZ平面繞X軸蜿蜒，由最初的直線狀況轉變為蜿蜒狀況，蜿蜒角度為120.08°。

　　然而，經測試，該機器人僅能展現出近似等曲率的蜿蜒變形，致使其可能在差別曲率物體自適應抓取層面會受限定。為了降服這類限定，團隊受海馬的錐形尾巴啟示進一步開辟出新鮮的設計范式，經過調理縱向桿件的長度使機器人展現出特定的錐度。

　　為了考證這一設法主意的可行性，研究者設置了5組差別錐度的連氣兒型機器人構型（0.01，0.02，…，0.05），順次開展理論蜿蜒活動闡發，并獲得如下的理論研究結果：正在雷同的驅動準則下，差別錐度的連氣兒型機器人可以展現出完整差別的蜿蜒構型。

　　繩索長度轉變對一連型機器人曲率的危害

　　別的，考慮驅動繩索長度還多是危害接連型機器人變形特征的重要因素。團隊還評價了繩索長度對機器人曲率的詳細危害。

圖|繩索長度變革對機器人曲率的危害（泉源：Advanced Intelligent Systems）

　　正在論文中提到的驅動準則1下，團隊將繩索1和2分別從20mm縮短至100mm，獲得機器人相應的蜿蜒輪廓，進而獲得蜿蜒角度和繩索長度轉變的干系。

　　為了測試機器人對物體的適形性，研究者還計算了吧每一個單位的蜿蜒曲率，并在此根底上映射出對應的成果。

　　結果表明，這類具有物理智能的驅動形式，可以增強持續型機器人對變曲率物體的適應性，戰勝抓取時曲率沒有婚配的阻礙。

　　持續型機器人抓取差別曲率的物體

　　正在研討中，該團隊首先探索和演示機器人抓取分歧曲率泡沫球的性能。他們造作出由10個單位構成的錐形接連型機器人。機器人由受微控造器控造的兩個機電拉動4根繩索舉行驅動。

圖|陸續型機器人抓取差別曲率泡沫球（來歷：Advanced Intelligent Systems）

　　除此之外，研討者還分別用直徑為60、80和100mm的泡沫球展示出機械人在抓取變曲率物體時的共形特征。該項研討證實：機械人能夠經過對曲率的定向編程實現共形抓取。

　　為進一步剖析機器人取泡沫球的相互作用，該團隊測量出機器人每一個單位的曲率后發明，單位4到單位10的曲率取預期曲率類似。這表明，該驅動計劃可以使機器人實現按需共形抓取。

圖|仿生一連型機器人拾取水中漂浮物（根源：Advanced Intelligent Systems）

　　仿生持續型機器人拾取水中漂浮物的測試結果表明：機器人可以很好地抓取漂浮物體。為了評價機器人的抓取性能，研究者將機器人變形后的輪廓曲率取物體的輪廓曲率開展比擬，并發明預期曲率取機器人預期曲率之間的最大偏差僅為15.32%。

　　如斯較好的一致性評釋：該機器人具有取已知曲率漂浮物交互的才能，并可能為將來漂浮物收集原位表征手藝給予必然的啟示。

　　總的來說，課題組的機器人設計方案不但能為高效交互供應有用途徑，并且能夠根據編程輸出曲率為定制連氣兒型機器人供應有用解決方案。

　　實驗還證實連氣兒型機器人具有相應的開辟價值，這關鍵因為：該項手藝可增進收集漂浮污染物的種種原位操縱取表征手藝的進步，為保衛海洋生態之美增磚加瓦。

　　將來，該項研討工作的重點研討標的目的是正在設計中裝備矯捷的傳感器，經過實時監測抓取力實現對物體的安穩抓取。