灵活的机器人设计为“成长”就像植物蛇通过紧凑的空间，升降负荷[视频]

新的“生长机器人”可以基于锁定并从“生长尖端”或变速箱中的链单元的序列来编程为在不同方向上进行成长或延伸。

在当今的工厂和仓库中，从一个站到另一个站的机器人嗖嗖声，穿梭物品或工具并不罕见。在大多数情况下，机器人在开放布局方面很容易导航。但是，通过狭窄的空间，他们的时间更加艰难，以执行任务，例如在杂乱的架子背面伸出一个产品，或者绕过汽车的发动机部件以拧下油帽。

现在，麻省理工学院工程师开发了一个机器人，该机器人设计成延长一个柔性的链条，足以扭曲和转动任何必要的配置，但足够刚性以支撑重载或施加扭矩以将扭矩施加到紧密的空间中的零件。当任务完成后，机器人可以缩回附件并再次以不同的长度和形状扩展，以适应下一个任务。

附件设计受到植物生长的方式的启发，这涉及以流化的形式运输营养素，直至植物的尖端。在那里，将它们转化为固体材料以产生，逐位达到支撑杆。

同样，机器人包括“生长点”或齿轮箱组成，将一个松散的互锁块链锁定到盒子中。箱中的齿轮然后将链单元锁定在一起并送出链装置，单位为刚性附件。

研究人员本周介绍了植物启发的“生长机器人”在澳门的IEEE国际智能机器人和系统（IRO）国际会议上。他们设想夹具，相机和其他传感器可以安装在机器人的变速箱上，使其能够通过飞机的推进系统蜿蜒，并拧紧宽松的螺钉，或伸入架子并抓住产品而不会打扰周围库存的组织，并抓住产品在其他任务中。

“想想在汽车中改变油，”麻省理工学院机械工程教授哈利兼田说。“打开发动机屋顶后，您必须足够灵活，使急转弯，左右，进入滤油器，然后必须足够强大以扭转滤油盖以将其扭转。”

“现在我们有一个可以实现此类任务的机器人，”Asada的实验室的前研究生同通燕说，曾致力于工作。“它可以成长，缩回，再次生长到不同的形状，以适应其环境。”

该团队还包括MIT研究生Emily Kamienski和访问学者Seiichi Teshigawara，他在会议上展示了结果。

最后一个脚

新机器人的设计是ASADA的工作，在寻址“最后一英尺问题” - 一种工程术语，指的是机器人任务或探索性使命的最后一步或脚。虽然机器人可能会花费大部分时间遍历开放空间，但它的最后一英尺可能涉及通过更紧凑，更复杂的空格涉及更灵活的导航来完成任务。

麻省理工学院工程师在植物生长中确定了他们在物理机器人设计中实现的“功能元素”。在植物（右），“流化材料”以营养成分的形式，向上流入尖端，在植物茎的形式中转化为固体材料。新机器人的设计基础（左）与柔性链（绿色）的形式具有相似的流化材料，进入尖端，或齿轮箱（以灰色）锁定并馈送链条作为刚性附属物（红色），实际上，“生长”整个结构。

工程师已经设计了各种概念和原型来解决最后一英尺的问题，包括由软，气球状材料制成的机器人，这些材料像藤蔓一样长通过狭窄的裂缝挤压。但Asada表示，这种软可伸缩机器人不够坚固，可以支持“终端效应”，或夹具，摄像机和其他传感器等夹持器，相应的传感器，一旦机器人蠕动的方式它的目的地。

“我们的解决方案实际上并不柔软，而且巧妙地使用刚性材料，”兼福特基金会工程基金会教授兼任。

链条链接

一旦团队定义了植物生长的一般功能元素，它们就会在一个伸展机器人中以一般意义而模仿这一点。

“机器人的实现与真正的植物完全不同，但它表现出同样的功能，在某种抽象水平上，”Asada说。

研究人员设计了一个变速箱，代表机器人的“生长尖端”，类似于植物的芽，在那里，随着更多的营养物流到现场，尖端将进出更加刚性的杆。在盒子内，它们适用于齿轮和电机系统，该电动机有用于拉出流化材料 - 在这种情况下，3-D印刷塑料单元的Bendy序列彼此互锁，类似于自行车链。

新的“生长机器人”可以基于锁定并从“生长尖端”或变速箱中的链单元的序列来编程为在不同方向上进行成长或延伸。

随着链条被送入盒子，它会转动绞盘，通过第二组电机向其进行，该电机被编程为将链中的某些单元锁定到其邻近单位，创建刚性附件，因为它被送出开箱即用。

研究人员可以将机器人编程以在留下其他解锁的同时将某些单元锁定在一起，以形成特定形状，或者在某些方向上“生长”。在实验中，他们能够将机器人编程，以延伸到障碍物或从其基地延伸出来。

“它可以被锁定在不同的地方以不同的方式弯曲，并具有各种各样的动作，”闫说。

当链条被锁定并刚性时，它足以支持重，单磅重量。如果将夹具连接到机器人的生长尖端或变速箱，则研究人员表示，机器人可能会足够长地通过狭窄的空间来蜿蜒，然后施加足够的扭矩以松开螺栓或拧下盖子。

根据Kamienski的说法，自动维护是机器人可以帮助的一个很好的任务示例。“引擎盖下的空间相对开放，但是你必须在引擎块或其他东西绕过滤油器的最后一位，固定的手臂无法导航。这个机器人可以这样做。“

该研究部分由NSK Ltd.提供资金，部分资助