【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，上海交大機械與動力工程學院教授張文明團隊在Advanced Functional Materials上發(fā)表了題為“Hierarchically Reconfigurable Soft Robots with Reprogrammable Multimodal Actuation”的研究論文，針對軟體機器人首次提出了一種分級可重構(gòu)的策略，并通過仿真、理論和實驗揭示了彈性引導(dǎo)的多模式運動機理。該設(shè)計策略克服了以往模塊化軟體機器人運動模式不可改變的缺陷，將模塊化的設(shè)計方法提升到了更高的維度。論文第一作者是博士生房付熠，通訊作者是張文明和同濟大學航空航天與力學學院研究員李汶柏。
 

　　可重構(gòu)軟機器人在應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境和多變?nèi)蝿?wù)時表現(xiàn)出卓越的靈活性和適應(yīng)性。然而，傳統(tǒng)的可重構(gòu)設(shè)計策略是基于特定結(jié)構(gòu)和有限運動模式的軟體模塊，其可重構(gòu)性或可擴展性受限。針對該問題，研究團隊提出了一種分層可重構(gòu)策略，不僅具備傳統(tǒng)模塊化機器人的功能，即通過模塊間的組合構(gòu)建不同的機器人，還能通過重編程模塊內(nèi)的彈性引導(dǎo)元件，實現(xiàn)模塊的多種運動模式。
 

　　團隊對收縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)三種基本的運動模式進行了仿真和實驗研究，分別關(guān)注了負載以及彈性梁的尺寸參數(shù)對驅(qū)動性能的影響，并建立了設(shè)計參數(shù)與輸出性能之間的聯(lián)系，為軟體模塊的逆向設(shè)計提供了基礎(chǔ)。利用這些模塊，團隊構(gòu)建了仿蠕蟲機器人、平面全向移動機器人、多模式機械臂等應(yīng)用樣例，其中，仿蠕蟲機器人實現(xiàn)了無纜操作和攝像頭搭載，為長距離管道探測提供了可能；多模式機械臂經(jīng)過模塊運動模式的重編程，實現(xiàn)了物體傳遞以及跨障礙探測等功能。
 

　　該研究得到了國家自然科學基金項目、機械系統(tǒng)與振動全國重點實驗室項目、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費、上海高校IV類高峰學科建設(shè)的資助。論文合作者還包括上海交通大學陳虎越、郭欣宇博士和孟光教授。