将柔性微型机器人加入可变刚度设计 提升有效负载能力

在人工智能和机器人领域，柔性微型机器人的研发正在进入快车道。它们不仅可以进行结肠镜检查、进行微创手术，还能对古典绘画进行精细的润色操作。这一切得益于被动顺应性技术，使机器人能够根据任务需求调整自身状态，提高效率和安全性。不过，哈佛大学的研究人员却认为，提高机器人效率和安全性并非没有代价，因为被动顺应性限制了它们的有效载荷能力，从而限制了机器人的活动类型。

为了解决这一问题，研究人员提出了一种新的方法，他们设计了"软机械臂"，采用局部加固的理念来增强机械臂的强度，从而能够处理更大的有效载荷。这种局部加固是通过可变刚度致动器（VSA）实现的，它通过使用杠杆臂、弹簧机构、形状记忆材料和随温度变化的组件来控制机械臂的柔韧性。VSA使机械臂能够在运动中主动调整其内在顺应性，从而实现更快、更安全的运动控制。

这项研究中的灵感源自大自然中的海参，它们利用僵化来保护自己免受捕食者的伤害。海参在需要灵活性时表现出柔软性，但在需要固定时则变得坚硬。这种可变化的概念在机器人领域中得到了成功的应用，通过拮抗致动实现了机器人的柔韧性和强度的兼具。