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塑料番茄酱瓶的盖子上有一个阀门,打开后可以让番茄酱流出,如果瓶子被挤压得太厉害,这个阀门有时会"喷出"。荷兰科学家复制了这一机制,创造了一个可用于自主软体机器人设备的执行装置。
由埃因霍温科技大学的一个团队设计的这个小工具被称为"滞后阀"。它模仿了番茄酱瓶阀门快速和反复打开和关闭的趋势(每次都会放出一点番茄酱),即使瓶子被顺利和均匀地挤压。
这样的反应似乎是无法实现的在番茄酱瓶中也是如此。但在机器人中,如果空气通过这样的阀门被泵入一个柔软的气动腿或手指,这种类似于番茄酱瓶口溅射的动作将导致附属物反复膨胀和收缩,在这样做的时候来回移动。
更重要的是,这种运动将由一个简单的模拟机制启动,而不是更复杂和耗电的电子设备。甚至有可能通过机器人环境的变化来触发气泵,从而消除了对外部控制的需求。
滞后阀,关闭(左)和打开(右)图像来源/埃因霍温科技大学
简单地说,滞回阀由一个平坦的硅胶底座组成,上面有激光切割的缝隙。由缝隙形成的瓣膜保持关闭,直到它们后面的气压达到一定的阈值,此时它们会打开并释放空气。然后它们再次关闭,这个循环不断重复。
出乎意料的是,研究人员发现,当两个阀门连接到一个泵上时,它们往往会彼此不同步地打开和关闭--换句话说,当另一个阀门关闭时,一个阀门会打开。利用这一效应,研究人员创造了一个软体机器人,使用四条交替踏步的腿行走。他们还创造了一个机器人的手,它的气动手指依次颤动。
关于这项研究的论文发表在《物质》杂志上,这项研究由Bas Overvelde副教授和博士生研究员Luuk van Laake领导。