華中科大在智能軟體機(jī)器人研究方面取得進(jìn)展
據(jù)華中科技大學(xué)消息，近日該校機(jī)械學(xué)院丁漢院士、吳志剛教授科研團(tuán)隊(duì)在機(jī)器人領(lǐng)域頂級(jí)期刊《Science Robotics》發(fā)表最新研究成果“由表及里，軟硬耦合的新型多功能軟體機(jī)器人構(gòu)造方法”。 n:AZ(f
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團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種新型結(jié)構(gòu)功能一體化的可編程可重構(gòu)軟體機(jī)器人制備工藝，實(shí)現(xiàn)了軟體機(jī)器人多功能模塊化的集成與反饋，提高了其物理智能水平。這是華中科技大學(xué)首次在《Science Robotics》發(fā)表成果，科研團(tuán)隊(duì)博士生張碩為論文第一作者，丁漢、吳志剛為共同通訊作者。 h#1:ypA6l
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將結(jié)構(gòu)功能有機(jī)糅合在一起高效賦予軟體機(jī)器人更高的智能，一直是相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者孜孜不倦的追求目標(biāo)。這不僅可以讓軟體機(jī)器人在和人與自然環(huán)境更加自如的交互，達(dá)到主被動(dòng)適應(yīng)反饋刺激甚至主動(dòng)規(guī)劃、自我進(jìn)化的作用，也為不同交叉領(lǐng)域的融合和交互，提供了廣闊的發(fā)展基礎(chǔ)和思路借鑒。 FB k7Cn!
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在生物界的活體中，細(xì)胞擁有選擇透過(guò)性的細(xì)胞膜以獲得生命物質(zhì)交換和能量供給，植物擁有堅(jiān)韌透氣的表皮以實(shí)現(xiàn)呼吸和防護(hù)，昆蟲(chóng)擁有堅(jiān)韌的外骨骼以防御，動(dòng)物和人則擁有靈敏結(jié)構(gòu)化的皮膚用以感知外界和自我反饋學(xué)習(xí)。生命體在構(gòu)造層面由表及里，由外至內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)與功能互相耦合共贏的局面。 N"9^A^w8k
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然而對(duì)軟體機(jī)器人而言，由于功能材料多為硬質(zhì)材料，既要保證整個(gè)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期在不斷變化大變形的環(huán)境中穩(wěn)定工作，又要耦合多種智能功能，在加工上并不是一件易事。 yQJ0",w3o.
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主流的3D/4D打印，對(duì)所打印軟材料的黏度和固化具有一定的要求，通過(guò)嵌入式賦予機(jī)器人本體的功能比較單一，并且設(shè)備頗高工藝較繁瑣。電子皮膚技術(shù)通過(guò)在軟體機(jī)器人表層集成傳感器以賦予其一定的感知能力，但是在結(jié)構(gòu)和功能界面處存在著一定的力學(xué)不匹配性，可能會(huì)造成失效，并且很難提高功能模塊的集成度和協(xié)同性。 3.movkj
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可編程可重構(gòu)多功能軟折紙機(jī)器人的構(gòu)造 + |C@B`h
該研究成果創(chuàng)新性地提出了通過(guò)表面形貌預(yù)置帶來(lái)二維到三維形狀和功能模塊的編程重構(gòu)方法，結(jié)合激光選擇性處理二維彈性體表面微結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，改變表面對(duì)功能性溶劑的親和性，得以在溶劑擴(kuò)散滲透下發(fā)生溶脹變形并實(shí)現(xiàn)功能模塊的集成；可在合適的溶劑中擦除恢復(fù)已構(gòu)造的功能和形狀，用于結(jié)構(gòu)、功能和步態(tài)的再加工與重構(gòu)；展示的一系列多功能模塊集成的軟折紙機(jī)器人，表現(xiàn)出對(duì)外界不同刺激一定的被動(dòng)反饋和感知能力。 +2[0q% i
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該研究成果的工藝以極小的成本和代價(jià)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)和功能同時(shí)可編程化和可重構(gòu)化，為軟體機(jī)器人結(jié)構(gòu)、感知和驅(qū)動(dòng)一體化提供了新的加工思路，有望提升軟體機(jī)器人的物理智能和機(jī)械智能水平。該研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目支持。
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