34岁我国科学家研制“无腿”软体机器人，转向跳动每秒138.
没有腿，仍能跳动？日前，34 岁的中国青年科学家陈锐，研宣布一款无腿软体机器人，可完成快速可控的继续跳动。
动图1 | 无腿软体机器人（来历：Nature Communications）
机器人分量为 1.1 克、长度是 6.5 厘米，凭借灵敏的电动液体，即可给它供给动力。 它跳出的最远间隔，是本身身高的 7.68 倍，每秒接连前跳速度则是本身身长的 6.01 倍。 据该团队表明，这是现有软跳动机器人中速度最快的。
动图 2 | 无腿软体机器人（来历：Nature Communications）
它还能绕过电线、砾石堆、斜坡、异形立方体等妨碍物。 在接连向前跳动运动中，每次跳动的视点误差可控制在 8° 以内，当集成两个无腿软跳机器人时，还能够每秒 138.4° 的速度转向跳动。
这些才能首要依赖于该团队提出的新 型电液驱动技能和 结构驱动一体化规划 办法，借此可让 软体 机器人做出灵敏的多模态运动。
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图 | 陈锐（来历：陈锐）
12 月 8 日，相关论文以《能够完成快速、接连、转向跳动的无腿软体机器人》（Legless soft robots capable of rapid, continuous, and steered jumping）为题，宣布在 Nature Communications 上，来自重庆大学机械与运载工程学院的陈锐担任论文通讯作者[1]。
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图 | 相关论文（来历：Nature Communications）
近年来，陈锐团队一向环绕软体机器人的驱动机理与驱动办法打开研讨，特别是功率密度高、呼应速度快的新式驱动办法，并期望经过结构驱动一体化规划的办法，将其使用在软体机器人上。
跳动，是移动机器人运动的基本方法之一。它能扩展陆地移动机器人的探究空间，并能处理传统移动机器人需求经过绕行来躲避妨碍的问题。
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（来历：Nature Communications）
不过，为了进步跳动功能，这一运动方法往往会给驱动器的功率密度、以及呼应速度提出较高要求。因而，陈锐期望经过研讨新式驱动器，并在跳动机器人进行使用验证。
研讨分为前中后三阶段
陈锐介绍称，研讨首要分为前、中、后三个阶段，前期是对现存跳动机器人进行调研，中期是考虑、并立异完成跳动的新式驱动办法，后期则是对机器人进行功能优化测验。
在前期调研中，从驱动类型、跳动功能等各方面，他对各类机器人的优缺点做了归纳剖析，并凝练出一些要害技能指标。
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（来历：Nature Communications）
中期他首要环绕以上要害技能指标，对驱动器打开立异规划。期间，他和团队做了屡次迭代测验，包含优化驱动器结构参数、以及驱动电压等。
后期则首要是针对机器人的跳动和越障功能进行测验和更新，并探究了潜在使用场景。
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（来历：Nature Communications）
为了使用各向异性液体活动来完成能量不平衡引起的向前跳动，陈锐把电介质液体密封到一个半圆形执行器中，借此让机器人表现出更好的跳动功能。
然后，将制动器别的一个半圆袋子中充入等体积空气。这时，相对于整个致动器来说，电介质液体即可呈现出各向异性活动。
正如预期的那样，特别的液体-空气布局，可让执行器向前跳动，就算空气袋被拖动在地上也能照旧运动。这是因为电极会揉捏液体电介质，然后使其快速向前活动，然后供给初始动能。
动图3 | 无腿软体机器人（来历：Nature Communications）
经过调查上述三种类型的致动器，陈锐发现它们的跳动都是由液体袋的部分胀大引起的。
其间，特别的液空布局、以及半圆形紧缩结构，可让内部液体发生各向异性的快速活动，然后发生很多的正向动能。
一起，固定在软致静电曲折执行器边际的预曲折结构，能够辅导变形方向，以便完成快速曲折运动，借此可发生笔直动能和水平动能。归纳来说，特别的液空布局和预弯结构结构，大大进步了电液执行器的跳动功能。
这种无腿软跳机器人，可经过快速液体活动和身体曲折来跳动，然后可大大缩短跳动间隔时间。因为具有弹性，因而可协助机器人快速康复形状，以防止影响下一次跳动。
无腿软跳机器人由两个带有柔性电极印刷的塑料半圆形袋组成，它们与两个导电带衔接，用于潜在的电线衔接。这两个袋由双轴向聚丙烯薄膜制成。前袋充满了电介质液体，后边充满了相同体积的空气。
研讨中，需求将柔性塑料聚氯乙烯环框固定在其边际并进行预应变。
值得注意的是，机器人的后气囊与动物尾部类似，这可用于坚持跳动和着陆姿势的平衡，在无腿软跳机器人的整个结构中起着重要的效果。
为进一步进步无腿软跳机器人的跳动功能，陈锐把袋中空气用非爆炸性气体氦气所替代。
动图 4 | 无腿软体机器人（来历：Nature Communications）
这时，机器人即可经过能量改变，来发生向前跳动的能量。在对电极施加高电压后，介质电液领会从流出区、揉捏到没有电极掩盖的流入区。这种快速和各向异性的活动，可发生一个初始动能。其间，前袋电极之间静电力的添加，可引起液体的快速活动。
别的，当结构发生瞬间曲折时，即可推进机器人身体进入空气中。在快速起飞后，机器人的初始水平速度，会由结构结尾的水平地上反效果力决议。
在跳动状况下，环框会敏捷开释弹功能量，这时介电液体回流，机器人即可康复到原始状况，并为着陆后的下一次跳动做准备。
此外，施加相同极性的电压，可让电荷处于保存状况，并在致动器内部堆集，然后防止致动器彻底回到其初始方位，以防止影响下一次试验成果。每次试验后，极性都会被反转，并等候一分钟来缓解电荷保存。
动图 5 | 无腿软体机器人（来历：Nature Communications）
单个驱动器总价不到5毛钱
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