软体机器人用的 3D 打印液压流体逻辑电路

软体机器人与液压逻辑的融合催生了具备卓越灵活性和潜在机器智能的集成机器人创新。然而，当前的液压驱动软体机器人要么输入控制器数量大，要么驱动功率有限。为此，本文提出一种用于液体驱动软体机器人的液压流体逻辑电路，利用 3D 打印技术实现。该系统的基本构建模块包括液压 normally-on 和 normally-off 逻辑门，即 NOT 和 AND 门，以及功能相当于 OR 的多连通通道结构。通过最小输入设计原则，可以将 XOR 门简化为仅需两个阀门，用于构建无传感器的错误检测器。该设计原则还可扩展至全加器和放大器，从而大幅提升系统的流体效率。此外，凭借液体不可压缩性和最小输入设计原则对逻辑电路的优化，本文构建了一个集成组合逻辑的四足软体机器人，实现双向龟形 locomotion，仅需两个输入即可实现控制。该机器人能够在重载情况下行走，并执行可控的水下 locomotion。该液压流体软体机器人系统利用少量输入控制多个独立输出，仅凭外部输入即可改变电路内部状态，为开发微流体、液压逻辑以及具备机器智能的无联接软体机器人复杂内部系统的发展提供了巨大潜力。