【儀表網 研發快訊】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的策略，并通過仿真、理論和實驗揭示了彈性引導的多模式運動機理。該設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。
可重構軟機器人在應對復雜環境和多變任務時表現出卓越的靈活性和適應性。然而，傳統的可重構設計策略是基于特定結構和有限運動模式的軟體模塊，其可重構性或可擴展性受限。針對該問題，研究團隊提出了一種分層可重構策略，不僅具備傳統模塊化機器人的功能，即通過模塊間的組合構建不同的機器人，還能通過重編程模塊內的彈性引導元件，實現模塊的多種運動模式。
團隊對收縮、彎曲、扭轉三種基本的運動模式進行了仿真和實驗研究，分別關注了負載以及彈性梁的尺寸參數對驅動性能的影響，并建立了設計參數與輸出性能之間的聯系，為軟體模塊的逆向設計提供了基礎。利用這些模塊，團隊構建了仿蠕蟲機器人、平面全向移動機器人、多模式機械臂等應用樣例，其中，仿蠕蟲機器人實現了無纜操作和攝像頭搭載，為長距離管道探測提供了可能；多模式機械臂經過模塊運動模式的重編程，實現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、機械系統與振動全國重點實驗室項目、中央高校基本科研業務費、上海高校IV類高峰學科建設的資助。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。
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