LCE驱动的可操纵软体外翻机器人

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解锁柔性机器人精准导向能力!加州大学《Sci. Adv.》:LCE材料驱动毫米级软体机器人实现突破性外翻运动
机器人大讲堂· 2025-10-18 16:27
在医疗介入、工业检测等对操作精度要求极高的领域,机器人常需在高度受限且敏感的环境中执行任务,其核 心挑战在于如何实现低环境干扰与高路径适应能力。以血管介入手术为例,器械往往要在直径仅数毫米的血管 中穿行,且必须将对血管壁的压力严格控制在安全阈值内。早期的连续体机器人虽借助柔性主干实现形变导 航,但其推进方式多依赖基座驱动,行进过程中易对管壁产生法向力和剪切力。同时,为承受轴向推力,机器 人需维持一定刚性,这限制了其在毫米级尺度下的进一步微型化。 相比之下,柔软机器人借鉴了自然界生物的运动机制,采用柔韧材料与创新驱动方式实现移动。其中,外翻机 器人作为一种特殊构型,其运动过程类似于将袜子从里向外翻转 —— 通过材料外翻实现从尖端延伸身体,而 非从基座推动前进。 这种运动方式带来两大核心优势: 一是显著降低了机器人本体与环境的交互作用 ,减少了移动过程中的碰撞 与摩擦; 二是实现机器人身体始终沿尖端已探明路径前进 ,特别适用于管道、洞穴或人体血管等约束空间内 的穿行任务。 然而,尽管外翻机器人在被动顺应环境方面表现优异,其在复杂结构中的主动转向问题长期以来悬而未决。现 有转向机制,例如气动人工肌肉或肌腱牵引,往往 ...