摘要:本文旨在总结基于灵活感测的软机器人相互作用研究的进展。首先,引入了软机器人实际应用中的最新进步,例如灵活的抓握,生物医学和环境探索。其次,提出了软机器人的运动学和动态建模方法。随后,分析了适用于软机器人的灵活感测技术,特别是针对讨论的讨论表现出圆润的多模式传感技术。然后,阐明了关于软机器人中传感和智能相互作用的当前研究状态,这表明了灵活的传感器用于固有和环境感知以及多峰传感的利用。重点是基于灵活传感器的软机器人的智能相互作用系统的分析。最后,讨论和预期基于灵活感测的软机器人相互作用研究中的潜在挑战和前瞻性方向。关键字:软机器人;灵活的传感;智能交互系统
为了实现现实世界的功能,机器人必须具备执行决策计算的能力。然而,软机器人可以伸展,因此需要刚性计算机以外的解决方案。目前,将计算能力嵌入软机器人的例子包括在机器人上附加刚性印刷电路板、集成软逻辑门以及利用材料响应进行材料嵌入式计算。这些方法虽然很有前景,但也引入了刚性、系绳或低逻辑门密度等限制。可伸缩电子领域一直致力于解决这些挑战,但将单板计算机、微控制器和其他复杂电路直接集成到软机器人中的完整管道仍然难以捉摸。我们提出了一种通用方法,将任何复杂的双层电路转换成柔软的可伸缩形式。这使得无需简化设计即可创建可伸缩的单板微控制器(包括 Arduino)和其他商用电路(包括 Spark-Fun 电路)。为了证明该方法的实用性,我们将高度可拉伸(应变 > 300%)的 Arduino Pro Minis 嵌入到多个软机器人体内。这利用了原本惰性的结构材料,实现了可拉伸电子场的承诺,即在主动使用过程中将最先进的计算能力集成到坚固的可拉伸系统中。
米哈尔·霍萨克·马萨里克大学 伊万·贾里克 南波西米亚大学 贾斯娜·莱特纳 萨格勒布大学 妮可·利蒙丹-洛祖埃 法国国家科学研究中心 曼努埃尔·洛佩斯-利马 波尔图大学 杰弗里·内科拉·马萨里克大学 玛丽娜·皮里亚 萨格勒布大学 文森特·普里埃 国家自然历史博物馆 鲁伊·罗萨 里斯本大学 罗纳尔多·索萨 米尼奥大学 弗兰基·蒂伦 natur&ëmwelt 自然保护基金会 托马斯·威尔克 尤斯图斯·李比希大学 塔德乌什·扎亚茨 波兰科学院 亚历山大·齐里茨 诺丁汉大学
皮层电图 (ECoG) 是一种微创方法,在临床上经常用于绘制大脑致痫区域图并促进病变切除手术,并且在脑机接口应用中得到越来越多的探索。当前的设备存在局限性,需要在皮层表面覆盖率、空间电极分辨率、美观度和风险后果之间进行权衡,并且通常将映射技术的使用限制在手术室中。在这项工作中,我们报告了一种可扩展的技术,用于制造大面积软机器人电极阵列,并通过平方厘米的钻孔使用压力驱动的致动机制(称为外翻)将其部署在皮层上。可部署系统由多达六条预折叠的软腿组成,并使用水性加压溶液将其放置在皮层的硬膜下,并固定在小开颅边缘的基座上。每条腿都包含柔软的微加工电极和应变传感器,用于实时部署监控。在一项概念验证急性手术中,一个软机器人电极阵列被成功部署在一只小型猪的皮层上,以记录感觉皮层活动。这种软机器人神经技术为微创皮层手术和与运动和感觉缺陷等神经系统疾病相关的应用开辟了有希望的途径。
米哈尔·霍萨克·马萨里克大学 伊万·贾里克 南波西米亚大学 贾斯娜·莱特纳 萨格勒布大学 妮可·利蒙丹-洛祖埃 法国国家科学研究中心 曼努埃尔·洛佩斯-利马 波尔图大学 杰弗里·内科拉·马萨里克大学 玛丽娜·皮里亚 萨格勒布大学 文森特·普里埃 国家自然历史博物馆 鲁伊·罗萨 里斯本大学 罗纳尔多·索萨 米尼奥大学 弗兰基·蒂伦 natur&ëmwelt 自然保护基金会 托马斯·威尔克 尤斯图斯·李比希大学 塔德乌什·扎亚茨 波兰科学院 亚历山大·齐里茨 诺丁汉大学
为了推动软体机器人领域的发展,统一的材料本构模型和实验特性数据库至关重要。这将有助于使用有限元分析 (FEA) 来模拟其行为并优化软体机器人的设计。根据 ASTM D412 标准,对 17 种弹性体的样品进行了单轴拉伸试验,这些样品包括 Body Double™SILK、Dragon Skin™10 MEDIUM、Dragon Skin™20、Dragon Skin™30、Dragon Skin™FX-Pro、Dragon Skin™FX-Pro + Slacker、Ecoflex™00- 10、Ecoflex™00-30、Ecoflex™00-50、Rebound™25、Mold Star™16 FAST、Mold Star™20T、SORTA-Clear™40、RTV615、PlatSil ® Gel-10、Psycho Paint ® 和 SOLOPLAST 150318。详细描述了样品制备和拉伸试验参数。拉伸试验数据用于使用非线性最小二乘法推导超弹性材料模型的参数,并将其提供给读者。本文介绍了多种市售超弹性材料的机械特性和由此产生的材料特性,其中许多材料在软体机器人领域得到认可并广泛应用,还有一些材料从未被表征过。实验原始数据和用于确定材料参数的算法在软体机器人材料数据库 GitHub 存储库上共享,以实现可访问性,以及软体机器人社区的未来贡献。所展示的数据库旨在帮助软体机器人专家设计和建模软体机器人,同时为未来与软体机器人研究相关的材料特性提供一个起点。
与国际自然保护联盟或IUCN(2016年),约有1088种被归类为濒危或严重威胁,其中27%被评估为数据缺陷,表明数据不足以完全评估保护状态。截至2016年9月,国际自然保护联盟(IUCN)列出了507种濒临灭绝的软体动物,占所有评估的软体动物物种的7.0%。此外,IUCN列出了9个Mollusk亚种为濒危。这些数量强调了被归类为濒危物种的大量软体动物,强调了保护这些物种及其栖息地的必要性(IUCN,2016年)。对软体动物种群的持续威胁不仅对环境和生态系统有害,而且是由于
新闻稿 新加坡,2024 年 10 月 24 日 新加坡南洋理工大学科学家开发出由磁场控制的米粒大小的软体机器人,用于靶向药物输送 新加坡南洋理工大学 (NTU Singapore) 的一组科学家开发出了米粒大小的软体机器人,可以利用磁场控制来实现靶向药物输送,为未来可能改进的治疗方法铺平了道路。 这种新型软体机器人由南洋理工大学机械与航空航天工程学院 (MAE) 的工程师开发,发表在科学期刊《先进材料》上的一篇论文中进行了报道。 该研究被认为是首次报道的微型机器人可以运输多达四种不同的药物,并按照可重新编程的顺序和剂量释放它们。 研究小组表示,与之前只能携带最多三种药物且无法按顺序释放的小型机器人相比,新开发的微型机器人具有精确的功能,有可能显着改善治疗效果,同时最大限度地减少副作用。 NTU 研究团队此前曾开发出磁控微型机器人,能够执行复杂的操作,比如在狭小空间“游动”和抓取微小物体。首席研究员、机械与航空航天工程学院 (MAE) 助理教授 Lum Guo Zhan 表示,在早期研究的基础上,研究团队受到了 20 世纪 60 年代电影《奇幻旅程》的启发,影片中,一艘潜艇上的船员被缩小到细胞大小,以修复受伤科学家大脑的损伤。“随着我们实验室的创新,科幻电影中的场景现在正越来越接近现实。与通过人体将药物精确输送到需要的地方相比,口服和注射等传统药物输送方法似乎效率较低,”Lum 助理教授说。
先进的柔性电子器件和软体机器人需要开发和实施柔性功能材料。磁电 (ME) 氧化物材料可以将磁输入转换为电输出,反之亦然,使其成为先进传感、驱动、数据存储和通信的绝佳候选材料。然而,由于其易碎性质,它们的应用仅限于刚性设备。在这里,我们报告了柔性 ME 氧化物复合材料 (BaTiO 3 /CoFe 2 O 4 ) 薄膜纳米结构,它可以转移到可拉伸基底上,例如聚二甲基硅氧烷 (PDMS)。与刚性块体材料相比,这些陶瓷纳米结构表现出柔性行为,并通过机械拉伸表现出可逆可调的 ME 耦合。我们相信我们的研究可以为将陶瓷 ME 复合材料集成到柔性电子器件和软体机器人设备中开辟新途径。
弹丸Jagan Selvaraj,Luiz F. Kawashita,Mehdi Yasaee,Gordon Kalwak,Stephen R. Hallett的不一致,软体对复合材料的影响:分层实验和高级数字建模