受肌肉启发的用于胶体机器人的柔性机械逻辑架构
机器人学
2020-12-18 v1 应用物理
摘要
能够通过膨胀或收缩响应外部刺激的材料提供了一种转导途径，可将传感和驱动直接由刺激供能并集成于一体。这促使我们利用这些材料构建能够变形为任意构型的胶体尺度机器人。为了在机器人系统中智能地利用全局刺激，需要将计算能力嵌入其中。挑战在于设计一种紧凑、材料无关、在随机力下稳定且能采用刺激响应材料的架构。我们提出了一种利用机械门计算组合逻辑的架构，该机械门以类似肌肉的反应——膨胀与收缩——作为电路信号，并具有逻辑电路物理上柔性且可改装到任意机器人本体上的额外优势。我们从数学上分析了门几何结构，并讨论了针对给定信号维度与幅值要求的调参方法。我们利用布朗动力学模拟在胶体尺度上验证了该设计的功能与稳定性。我们还使用3D打印模型演示了门设计。最后，我们模拟了一个可折叠成俄罗斯方块形状的完整机器人。
引用
@article{arxiv.2012.09345,
title = {Muscle-inspired flexible mechanical logic architecture for colloidal robotics},
author = {Mayank Agrawal and Sharon C. Glotzer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.09345},
year = {2020}
}