MARVEL四足机器人可以用磁力脚在金属墙壁上行走

2023年01月04日 02:46 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

许多人看到四足机器人时会被惊吓到,它们用四条腿行走,而不是在轮子或轨道上滚动。MARVEL机器人还可以更进一步,因为它可以直接在铁磁金属墙飞檐走壁。MARVEL的名字是"用于多功能和快速运动的磁粘性机器人"的首字母缩写,由Hae-Won Park教授领导的韩国科学和技术研究院(KAIST)的一个团队设计。

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该机器人的四只脚中的每一只都包含了一个永久性电磁铁(EPM)和一个磁流变弹性材料(MRE)的鞋底。

与传统的电磁铁不同,EPM只需要在磁性和非磁性状态之间进行切换,换句话说,它不使用任何电力来维持其磁力。鞋底使用的MRE是由聚氨酯橡胶与铁颗粒混合组成的,形成了一种既有弹性又有铁磁性的材料。

为了爬上垂直的金属表面--甚至倒着走过金属天花板--MARVEL只需在每只脚向前移动时开关它的磁性。虽然EPM提供了所有的吸引力,但MRE鞋底提供了必要的抓地力,使机器人不会向下滑动。

这两种技术的结合使MARVEL能够在金属墙或天花板上保持其位置,即使施加高达54.5公斤(120磅)的外部垂直力或高达45.4公斤(100磅)的水平力。MARVEL本身的重量约为8公斤(18磅)。

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MARVEL在垂直墙面上行走(A),在天花板上行走(B),跨过垂直墙面上的障碍物(C),进行地面到墙面和墙面到天花板的转换(D),移动到储物箱上(E),并在墙上和天花板上行走,附带2公斤(4.4磅)的重物

在迄今为止进行的测试中,该机器人能够以每秒70厘米(28英寸)的最大速度爬墙,并以每秒50厘米(20英寸)的速度穿过天花板。它在地板、墙壁和天花板上的行走之间没有任何困难,而且它可以跨过5厘米(2英寸)高的障碍。这种能力使MARVEL与履带式或轮式爬墙机器人相比具有明显的优势,后者很可能会被这种挑战所阻挠。

此外,即使垂直金属表面涂有油漆、灰尘或铁锈,该机器人仍然能够以每秒35厘米(14英寸)的速度攀爬。这是对其可能的实际应用的一个重要考虑,这些应用包括检查、维护和/或修理诸如船舶、桥梁、无线电塔、储罐和建筑工地的铁梁。

"通过使用由EPM和MRE组成的磁性鞋底以及适合攀爬的非线性模型预测控制器,该机器人可以快速地在各种铁磁性表面上移动,包括墙壁和天花板,而不仅仅是平地,"Park说。"我们相信这将成为一块基石,它将扩大踏板移动机器人的流动性和可以冒险进入的地方。"

MARVEL在最近发表于《科学机器人》杂志的一篇论文中进行了描述。

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