本文图片均来自：Ramses v.Martinez/普渡大学
变色龙、蝾螈和许多蟾蜍利用积蓄的弹性能量，向距离1.5倍体长的毫无防备的昆虫伸出粘糊糊的舌头，在十分之一秒内捕捉到它们。
来自普渡大学工业工程学院的助理教授拉美西斯·马丁内斯（Ramses v.Martinez），和普渡大学的其他研究人员开发出了一种全新的软体机器人和驱动器，能够利用存储的弹性能量重新创建生物启发的高功率和高速运动。这些机器人是用类似于橡皮筋的可拉伸聚合物制造的，其内部气动通道在加压时可迅速膨胀。
这些软体机器人的弹性能量是通过在制造过程中按照自然原理向一个或多个方向拉伸身体来积蓄的。与变色龙的舌头袭击类似，一个预应力气动软体机器人能够将自己的长度扩大5倍来捕捉一只活的飞行甲虫，并在120毫秒内将其取回。
马丁内斯说：“我们相信，如果我们能制造出像变色龙那样高速执行如此大幅度运动的机器人，那么许多自动化任务就能更准确、更快地完成。传统的机器人通常是用坚硬而笨重的部件制造的，这些部件由于惯性而减慢了机器人的运动速度。我们想克服这一挑战。”
这项技术发表在10月25日出版的《 Advanced Functional Materials 》杂志上。下图显示了这个捕捉昆虫的机器人：
许多鸟类，比如三趾啄木鸟，利用腿后部应力肌腱中储存的弹性能量，可以实现零功率（ zero-power ）栖息，在睡觉时不会从栖息木上掉下来。以这些鸟类的解剖结构作为样本，可以制造出零功率的机器人夹持器，这些夹持器可以承受100倍自身的重量，并能在最大116度的角度下倒挂停留。
这些夹持器的软臂与夹持物体的贴合度最大化了接触面积，增强了抓握力，促进了高速捕捉和零功率保持。下图展示了这些受鸟类启发的软体机器人手如何在65毫秒内以每秒10毫米的速度接住球：
下图显示了这些夹持器如何从高达116度的角度下倒挂：
一些植物还知道如何利用弹性能量，利用“陷阱机制”实现高速运动。金星捕蝇草利用储存在其双稳态弧形叶片中的弹性能量，快速接近探索其内表面的猎物。
受金星捕蝇草的诱捕机制的启发，以及对蜥蜴如何捕捉昆虫的研究，普渡大学的研究小组创造了一种软体机器人金星捕蝇草，它在收到短暂的加压刺激后仅50毫秒就关闭了。下图显示了这个软机器人维纳斯捕蝇草的关闭：
马丁内斯说，这些新的预应力软体机器人比现有的软体机器人系统具有几个显著的优点。首先，它们擅长高速抓取、抓握和操纵各种各样的物体。它们可以利用储存在其预应力弹性层中的弹性能量，在不消耗任何外力的情况下，支撑起100倍于自身的重量。
它们柔软的皮肤可以很容易地用防滑的微棘装裱，可以显著增强它们的摩擦力，使它们能够在长时间内倒立栖息，并有助于捕获活的猎物。
“我们设想，这里提出的设计和制造策略将为新一代全软体机器人铺平道路，机器人能够利用弹性能量来实现现有机器人目前无法接近的速度和运动。”马丁内斯说。
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BY：Nicole Pitti, Purdue University
爱吧机器人网原创编译
