前言

科学家从蜗牛中找到了新的软体机器人

布里斯托尔工程学院的研究人员从生物皮肤和蜗牛和等软生物的灵感中获得了成功的展示，它通过交替收缩嵌入的人造肌肉并抓握表面成功地爬行了一种新的机器人皮肤。由机器人学教授乔纳森·罗西特（Jonathan Rossiter）领导的团队，开发了一种可以卷起并放在口袋里的可拉伸的类似皮肤的机器人，该机器人采用了一种将人工肌肉和电粘附力嵌入柔软材料中的新方法。

这项发表在《Soft Robotics》上的新进展可以创造出用于在危险环境中进行环境监测和部署的新型轻薄型机器人，用于精致物体的机器人夹具以及新的可穿戴技术。

具有自动操作，自动抓握和自动定位功能的主动软智能结构。（A）可携带和可部署的全软爬行机器人概念。（B）一个完全柔软的ElectroSkin机器人在伸手。（C）基本ElectroSkin设计的示意图，显示了为电粘附和驱动供电的区域。（D）ElectroSkin传送带，在一张办公室用纸上移动一只黄色的鸭子。（E）完全柔软的ElectroSkin机器人自动定位在整个表面上。比例尺表示1厘米。图片来源：Jonathan Rossiter教授

人体皮肤活跃，智能且可拉伸，于是科学家想到可以复制这些特性的人造皮肤是很有前途的材料和技术，其可以实现轻便，经济高效，便携式和可部署的软设备和机器人。

这个可拉伸和便携式的人造皮肤（ElectroSkin），它在完全兼容的多层复合皮肤状结构中结合了介电弹性体致动器（DEAs）和软电胶（EA）。通过利用DEA和EA的共同特征，他们将复合人造皮肤的区域定义为主动或被动区域。活动区域可以用作机电执行器或静电夹具元件，或同时用作两者。

这种嵌入式多模态技术提供了一种可变形的主动皮肤的新技术，该皮肤可以抓握和移动物体以及自我移动。可以使用全软弹性体和易于获得的导电材料来制造电子皮肤。他们在第一条软自驱动传送带（传送速度为0.28 mm / s）和可装袋的全软履带机器人上展示了它们的功能。这种新型的，自我驱动，自我抓握和自我定位的柔软人造皮肤具有对功能性柔软智能复合材料，可展开机器人，柔软智能输送机以及合规抓握和操纵应用产生重大影响的潜力。

具有自动操作，自动抓握和自动定位功能的主动软智能结构。图片来源：Jonathan Rossiter教授

因为传统的机器人是刚性且不兼容的，而软机器人则是兼容的，可以拉伸和扭曲以适应其环境。迄今为止，软机器人已经将其移动能力与抓握其移动表面的能力分开。

在论文中，研究小组描述了如何将由皮肤制成的名为ElectroSkin的机器人扭绞起来，放在口袋中，然后拉出并扔在其移动的表面上。ElectroSkin是一系列软下一代机器人的新的基本构建块。

因为当前软功能器件是有限的，例如，由于需要的帧在其上安装致动器或利用流体驱动机构的需要，因此，对于具有完全柔体设备和由容易控制和容易储存的电能来驱动。尽管先前的研究表明，使用形状记忆合金的电动和有源软设备气动致动器和电动马达，它们是能量低效的，速率限制，或者在使用泵或马达的引入结构复杂且体积大的部件。

为了克服这些限制，科学家通过利用两种新兴驱动技术的共同特征和材料，提出了一种针对全软件机器人的方法。一开始的图中显示了高度变形的完全柔软的类似皮肤的机器人的概念，该机器人可以以压缩（滚动或卷起）的形式从口袋中拉出并扔到表面上。然后，它可以自主移动或通过遥控器移动。

在这项研究中，他们将类皮肤机器人定义为一种结构/设备，其厚度至少比其宽度/长度小一个数量级。他们将两种互补的电动技术进行融合，以实现可展开的软功能设备的主动和电可控致动，粘合和抓握：介电弹性体致动器（DEA），由可变形介电膜制成，夹在两个顺应电极之间，以及可软拉伸电胶粘剂（EA），包括附着在或嵌入在软电介质中的顺应性平面电极。

在应用场景上，将来，ElectroSkin机器人可以爬上墙壁并跨过天花板进行清洁，探索难以到达的环境，包括倒塌的建筑物，并可以用于一系列可穿戴的第二皮肤设备。

Rossiter教授说：“ ElectroSkin是迈向可轻松运输，部署甚至磨损的软机器人的重要一步。人工肌肉和电抓地力的结合再现了，蜗牛等动物的运动，以及它们的去向，因此我们的机器人可以！”