34岁中国科学家研发“无腿”软体机器人，转向跳跃每秒138.4° 没有腿

没有腿，仍能跳跃？日前， 34岁的中国青年科学家陈锐，研发出一款无腿软体机器人，可实现快速可控的持续跳跃。

文章图片
动图1|无腿软体机器人（来源：NatureCommunications）
机器人重量为1.1克、长度是6.5厘米，借助灵活的电动液体，即可给它提供动力。它跳出的最远距离，是自身身高的7.68倍，每秒连续前跳速度则是自身身长的6.01倍。据该团队表示，这是现有软跳跃机器人中速度最快的。

文章图片
动图2|无腿软体机器人（来源：NatureCommunications）
它还能绕过电线、砾石堆、斜坡、异形立方体等障碍物。在连续向前跳跃运动中，每次跳跃的角度偏差可控制在8°以内，当集成两个无腿软跳机器人时，还可以每秒138.4°的速度转向跳跃。
这些能力主要依赖于该团队提出的新型电液驱动技术和结构驱动一体化设计方法，借此可让软体机器人做出敏捷的多模态运动。

文章图片
图|陈锐（来源：陈锐）
12月8日，相关论文以《能够实现快速、连续、转向跳跃的无腿软体机器人》（Leglesssoftrobotscapableofrapid,continuous,andsteeredjumping）为题，发表在NatureCommunications上，来自重庆大学机械与运载工程学院的陈锐担任论文通讯作者[1] 。

文章图片
图|相关论文（来源：NatureCommunications）
近年来，陈锐团队一直围绕软体机器人的驱动机理与驱动方法展开研究，特别是功率密度高、响应速度快的新型驱动方式，并期望通过结构驱动一体化设计的方法，将其应用在软体机器人上。
跳跃，是移动机器人运动的基本形式之一。它能扩大陆地移动机器人的探索空间，并能解决传统移动机器人需要通过绕行来规避障碍的问题。

文章图片
（来源：NatureCommunications）
不过，为了提高跳跃性能，这一运动形式往往会给驱动器的功率密度、以及响应速度提出较高要求。因此，陈锐希望通过研究新型驱动器，并在跳跃机器人进行应用验证。
研究分为前中后三阶段
陈锐介绍称，研究主要分为前、中、后三个阶段，前期是对现存跳跃机器人进行调研，中期是思考、并创新实现跳跃的新型驱动方式，后期则是对机器人进行性能优化测试。
在前期调研中，从驱动类型、跳跃性能等各方面，他对各类机器人的优缺点做了综合分析，并凝练出一些关键技术指标。

文章图片
（来源：NatureCommunications）
中期他主要围绕以上关键技术指标，对驱动器展开创新设计。期间，他和团队做了多次迭代尝试，包括优化驱动器结构参数、以及驱动电压等。
后期则主要是针对机器人的跳跃和越障性能进行测试和更新，并探索了潜在应用场景。

文章图片
（来源：NatureCommunications）
为了利用各向异性液体流动来实现能量不平衡引起的向前跳跃，陈锐把电介质液体密封到一个半圆形执行器中，借此让机器人表现出更好的跳跃性能。
然后，将致动器另外一个半圆袋子中充入等体积空气。这时，相对于整个致动器来说，电介质液体即可呈现出各向异性流动。