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受印度豹生物力学的启发，研究人员开发了一种新型的软机器人，它能够比前几代软机器人在固体表面或水中移动得更快。这种新型的软机器人还能灵巧地抓取物体，或者有足够的力量举起重物。
“猎豹是陆地上速度最快的动物，它们的速度和力量来自于它们脊椎的弯曲，”北卡罗来纳州立大学机械与航空航天工程助理教授尹杰(Jie Yin)说，他也是一篇关于新型软机器人的论文的通讯作者。
殷说:“我们受到印度豹的启发，发明了一种软机器人，它有弹簧驱动的‘双稳态’脊柱，这意味着机器人有两种稳定状态。”“我们可以通过向柔软的硅胶机器人内部的通道中泵入空气，在这些稳定状态之间快速切换。在这两种状态之间切换会释放大量的能量，使机器人能够迅速对地面施加作用力。这使得机器人能够在表面飞奔，这意味着它的脚离开了地面。
“以前的软机器人是爬行器，一直与地面保持接触。这限制了它们的速度。”
到目前为止，最快的软机器人可以在平面、固体表面上以每秒0.8个身长的速度移动。这种新型软机器人被称为“利用弹性不稳定性增强性能”(LEAP)，能够在约3Hz的低驱动频率下达到每秒2.7个体长的速度，比原来快了三倍多。这些新型机器人还能在陡峭的斜坡上奔跑，这对于对地面施加较小的力的软机器人来说可能是挑战或不可能的。有关LEAP机器人行动的视频可在以下网址找到https://youtu.be/Z5QAwAOxORo．
这些“飞驰”的LEAP机器人长约7厘米，重约45克。
研究人员还证明了LEAP设计可以提高软机器人的游泳速度。LEAP机器人接上鳍而不是脚，能够以每秒0.78个体长的速度游泳，而之前最快的游泳软机器人的体长是每秒0.7个。
殷说:“我们还演示了几个软机器人一起工作，就像钳子一样，来抓取物体。”“通过调整机器人施加的力，我们能够举起像鸡蛋一样脆弱的物体，以及重达10公斤以上的物体。”
研究人员指出，这项工作是对概念的证明，他们乐观地认为，他们可以修改设计，使LEAP机器人更快、更强大。
尹说:“潜在的应用包括速度至关重要的搜救技术，以及工业制造机器人。”“例如，想象生产线机器人速度更快，但仍能处理易碎物体。
“我们愿意与私营部门合作，调整他们将这项技术纳入运营的方式。”
纸”,利用弹性不稳定性放大性能:脊椎启发的高速和高强度软机器人发表在杂志上科学的进步．这篇论文的第一作者是汤义超，殷杰在天普大学任教时曾是他的博士生。该论文由北卡罗来纳州立大学博士生池银丁(音ding Chi)共同撰写;Temple的Omid Maghsoudi和Andrew Spence;科罗拉多州立大学的孙洁峰和赵建国;以及纽约城市大学的黄子浩和苏浩。
这项工作得到了国家科学基金2010717和2005374的资助。
希普曼-
编辑:研究摘要如下。
利用弹性不稳定性提高性能:脊椎启发的高速和高强度软机器人
作者: Yichao Tang, Omid H. Maghsoudi, Andrew Spence，天普大学;北卡罗莱纳州立大学池寅丁、尹杰;孙洁峰，赵建国，科罗拉多大学;黄子浩和苏浩，纽约城市大学
发表: 5月8日科学的进步
DOI: 10.1126 / sciadv.aaz6912
文摘:由于软材料的固有限制，软机械通常表现出较慢的运动速度和较低的操作强度。在这里，我们提出了一个通用的设计原则，利用机械不稳定性的各种脊椎启发快速和强大的软机器。与目前大多数设计为固有和单模稳定的软机器人不同，我们的设计利用可调snap-through双稳定性，充分探索软机器人在几十毫秒内快速存储和释放能量的能力。我们用三种高性能的软机器来展示通用设计原则的体现，包括运动速度为2的高速猎豹式奔跑爬行器。68身长/秒，高速水下游泳者(0.78身长/秒)，可调的低到高力软爪，刚度调制超过1-103(最大负载能力11.4 kg)。本研究建立了一种适用于多尺度、不同驱动方式和材料的新一代高性能软机器人通用设计范式。
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