蚯蚓启发的机器人可通过做波浪运动来移动

蚯蚓在土壤中移动不仅仅是通过蠕动,而是通过在它们的身体中发出蠕动的波浪。一种新的生物启发机器人采用了同样的策略,有朝一日可用于地下勘探,甚至搜索和救援任务。

蚯蚓启发的机器人可通过做波浪运动来移动

蚯蚓的身体是由被称为分节的各个充满液体的部分组成的,每个部分都有一个环绕它的圆形肌肉。还有沿蚯蚓身体长度方向运行的纵向肌肉。

当相邻元气层的圆肌收缩时,它们会使蠕虫的那一部分变得更长、更纤细。然而,当一个区域的纵向肌肉收缩时,它们会使蠕虫的那一部分变得更短、更胖。

因此,利用这两种类型的收缩的连续序列,蠕虫基本上能够从它的鼻子到尾巴发出”肥胖的波”。这些波浪连同被称为刚毛的抓土刚毛,使这种常见的动物能够在土壤中穿行。

在Barbara Mazzolai教授的领导下,意大利技术研究所(Istituto Italiano di Tecnologia)的一个科学家团队开始在一个机器人中重现这一机制。

蚯蚓启发的机器人可通过做波浪运动来移动

机器人在颗粒状介质中展示了它的掘进能力

由此产生的45厘米(17.7英寸)长的装置由五个相连的”蠕动软执行装置”(PSA)组成。每一个都由一个内部的波纹管(有点像微型烘干机的通风管),一个外部的软性弹性体皮肤,以及密封在两者之间的粘性液体组成。

当空气被泵入时,波纹管会变长,拉伸皮肤并允许液体铺成薄层–换句话说,PSA变得又长又瘦。然而,当空气被抽出时,风箱缩短,压缩的液体将皮肤向外推……因此PSA变得又短又胖。

通过连续激活PSA的顺序,加上一些替代刚毛的小型外部摩擦垫的帮助,机器人得以在平坦的表面上、通过管道和颗粒状介质中前进。

蚯蚓启发的机器人可通过做波浪运动来移动

该机器人目前能够以每秒1.35毫米的速度移动,意大利技术研究院。

Mazzolai及其同事现在正致力于进一步开发这项技术。关于他们研究的论文最近发表在《科学报告》杂志上。

这不是我们看到的第一个机器人蚯蚓,麻省理工学院和康奈尔大学的团队已经创造了其他例子,但原理不同。

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