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閱讀：56發(fā)布時(shí)間：2022-1-25
最近，馬里蘭大學(xué)的一個(gè)研究小組利用 3D 打印技術(shù)制作了一個(gè)軟體機(jī)器人手，這個(gè)機(jī)器手十分靈活，甚至可以玩《超級(jí)馬里奧兄弟》，最關(guān)鍵的是，它玩得還挺上手。該項(xiàng)研究登上了 Science Advances 封面，展示了軟體機(jī)器人領(lǐng)域的一項(xiàng)有前途的創(chuàng)新。
軟體機(jī)器人固有的安全性和適應(yīng)性引發(fā)了科學(xué)家對(duì)其在假肢和生物醫(yī)學(xué)設(shè)備等方面應(yīng)用的興趣。但要真正實(shí)現(xiàn)對(duì)軟體機(jī)器人彎曲和移動(dòng)等行為的控制，仍然是十分困難的。馬里蘭大學(xué)機(jī)械工程助理教授 Ryan D. Sochol 的團(tuán)隊(duì)，他們所取得的關(guān)鍵突破，正是在于能夠利用 3D 打印一步完成帶有集成流體電路的*組裝的軟體機(jī)器人。論文共同作者 Joshua Hubbard 解釋說：" 以前，軟體機(jī)器人手的每個(gè)手指通常需要自己的控制線，這會(huì)限制其便攜性和實(shí)用性。"Hubbard 在作為 Sochol 在 UMD 的生物啟發(fā)*制造（BAM）實(shí)驗(yàn)室的本科研究員期間進(jìn)行了這項(xiàng)研究。" 但是通過 3D 打印帶有集成流體晶體管的軟體機(jī)器人手，它可以只根據(jù)一個(gè)壓力輸入就能玩任天堂了。" 在演示中，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一個(gè)集成流體電路，使手能夠根據(jù)單一控制壓力的強(qiáng)度進(jìn)行操作。例如，應(yīng)用低壓力僅使根手指按壓任天堂控制器，使馬里奧行走，高壓力則代表跳躍。在一個(gè)設(shè)定的程序指導(dǎo)下，在關(guān)閉、低、中、高壓力之間自主切換，機(jī)械手能夠按下控制器上的按鈕，在不到 90 秒內(nèi)通過了《超級(jí)馬里奧兄弟》的關(guān)。
最近，有幾個(gè)小組試圖利用流體電路來增強(qiáng)軟體機(jī)器人的自主性 "，應(yīng)屆博士畢業(yè)生、該研究的共同作者 Ruben Acevedo 說，" 但建造和將這些流體電路與機(jī)器人整合的方法可能需要幾天到幾周的時(shí)間，需要高度的手工勞動(dòng)和技術(shù)技巧 "。為了克服這些障礙，該團(tuán)隊(duì)轉(zhuǎn)向了 "PolyJet 3D 打印 "，這就像使用彩色打印機(jī)一樣，但要在 3D 中把許多層多材料的 " 墨水 " 堆疊在一起。研究報(bào)告合著者 Kristen Edwards 說：" 在一天內(nèi)，只需少量的勞動(dòng)，研究人員就可以通過按下 3D 打印機(jī)的啟動(dòng)鍵，擁有一個(gè)完整的軟體機(jī)器人，這包括所有的軟體執(zhí)行器、流體電路元件和身體特征。" 選擇利用《超級(jí)馬里奧兄弟》來驗(yàn)證策略，既是出于科學(xué)的考慮，也是出于樂趣。因?yàn)橐曨l游戲的時(shí)間和關(guān)卡構(gòu)成是既定的，只要有一個(gè)錯(cuò)誤就會(huì)導(dǎo)致游戲結(jié)束。所以，玩馬里奧也提供了一種評(píng)估軟體機(jī)器人性能的新方法，這種方法具有*的挑戰(zhàn)性，這在以前是沒有過的。除了這個(gè)能夠通關(guān)馬里奧的機(jī)器人手之外，在論文中，團(tuán)隊(duì)還報(bào)告了以陸龜為靈感的軟體機(jī)器人。該團(tuán)隊(duì)?wèi)?zhàn)略的另一個(gè)重要好處是它是開源的，論文開放給任何人閱讀，并在補(bǔ)充材料中提供了一個(gè) GitHub 的鏈接，其中有他們工作中所有的電子設(shè)計(jì)文件。 " 我們希望這種開源的 3D 打印策略將擴(kuò)大集成流體電路的軟體機(jī)器人的可及性、傳播性、可重復(fù)性和采用性，同時(shí)能加速該領(lǐng)域的進(jìn)步。"
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