《超级马里奥兄弟》这款游戏应该是不少80后、90后的童年回忆,游戏背景讲述了一个身穿管道工人装的大叔为了解救被恶龙抓走的公主,而历经重重关卡的冒险之旅。
在当时那个年代,这款游戏不管是可玩性还是故事性都非常具有吸引力,不过有一说一,尽管游戏机制简单,但依然有不少“手残党”稍不注意就可能落入深渊或是怪物之口。
而现在,大家童年未完成的挑战或许可以通过机器人来实现了。
由马里兰大学机械工程学院Ryan Sochol教授所领导的研究团队制造了一种软体机械手,其灵活性堪比一些灵长类生物,更离谱的是,“这只手”还能玩游戏,甚至完美通过了《超级马里奥兄弟》的第一关。
那么这是如何做到的呢?
众所周知,一般传统意义上的机器人主要是以人类和其他动物的骨骼为原型,并由坚硬的刚性材料所制成,由于这种刚性机器人“个性”非常刚烈,因此它们只能通过关节完成简单伸直与弯曲动作。
而试想一下,如果这样的机器人投入到实际应用,对人类、动物以及其他不可预测的情况可能会造成困扰甚至危险。另外,我们制造机器人的初衷就是为了让它们帮助人类解决一些极端问题,比如在狭窄的空间进行施救或者更安全地处理某些精细物体。
显然,刚性机器人这种“直来直去”的直男并不能胜任,于是,软体机器人开始接过大旗。
基于某些活体动物的特性,科学家采用了更柔软的弹性材料制造机器人的机身,尽管其中的一些部位依然使用了电线或弹簧来模仿肌肉和肌腱,但作为一个整体,软体机器人已经完全脱胎换骨,没有了以前机器人上类似骨骼或关节的物件。
同时,运动方式上也更加多样,可以实现拉伸、扭曲、收缩和按压等多种操作,甚至还能准确地抓取物体。
不过软体机器人虽然实用性更强,但由于它们非常灵活,因此也更难精确控制,如果依旧使用老套的刚性控制电路,将会极大地限制软体机器人的发挥。
为此哈佛大学工程学院的教授詹妮弗·刘易斯在2016年的小章鱼软体机器人中引入了新的能源方式,他们使用微流体电路替代了传统电路。
这种电路中传递的不是电子,而是液体和气体。通过压力激活的阀门和开关来引导液体燃料流过“电路”,使软体机器人可完成弯曲、移动等操作。
尽管这个解决方案很巧妙,然而过高成本的液体燃料洁净设备和制作微流体系统所需的时间还不足以大量投入使用。
于是在此基础上,马里克大学的Ryan Sochol教授及其研究团队对微流体系统进行改进,他们使用PolyJet 3D 打印将几种不同的材料堆叠在一起,让“流体电路”封装在了机器人内部。
同时为了保证“流体电路”的循环利用,研究人员在其中也结合了刚性材料例如塑料来制作更稳定的“流体通道”和接入、接出端口。
由于微流体控制的软体机器人通常需要为每个独立操作的执行器提供不同的控制输入,因此研究人员加入了低、中、高三种压力模式来操作机械手,换句话说,每根手指都有单独的流体源来调节压力值并发送不同的操作信号,从而使每根手指都能独立活动。
那么成功之后,用机械手做的第一件事当然是测(da)试(you)啦(xi)。
为了测试机械手的整体性能,研究人员特意选取了自己的“童年阴影”游戏——《超级马里奥兄弟》,当然,这个选择并不完全是为了“复仇”,因为这个游戏的时间和操作已经固定,机械手只需要按照既定的预编程动作来执行就可以了,并且马里奥游戏只要操作失误就会被判为失败,因此可以很好地测试机械手的响应。
结果没有意外,机械手在90秒内来到终点拉下了旗杆。所以...这游戏不是“有手就行”?
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