软连续机器人可以穿越狭窄而曲折的管腔。然而,它在转向过程中与管腔的相互作用会造成管腔损伤的风险,尤其是当它集成了多功能单元时,这会增加机器人的尺寸和局部刚度。
因此,哈尔滨工业大学谢晖、孟祥晨等人设计了一种由同轴组装的引导器和跟随器组件组成的连续机器人,利用相变材料进行非交互式导航和多功能操作。
导航通过交替的软化-硬化循环进行:首先,引导器在磁转向下软化并前进,而刚性跟随器提供支撑。然后,引导器凝固形成新的主干,而跟随器软化以复制其路径。该过程保持结构完整性,同时能够沿着所需的轨迹导航,从而大大减少与管腔的相互作用。
为了进一步在大型开放空间中完成复杂任务,开发了一种具有三重引导器的连续机器人系统,其中通过分段刚度调节精确且连续地控制个体的多自由度运动。这种配置可实现多种操作,包括复杂环境中的定向投放、精确涂覆、抓取和障碍清除。这种连续机器人设计结合了协同运动和多种功能,为微创外科手术中的灵巧导航和干预提供了一种新方法。
参考文献:
P. Yang, L. Mao, C. Tian, X. Meng, H. Xie, A Cooperative and Multifunctional Magnetic Continuum Robot for Noninteractive Access, Dexterous Navigation, and Versatile Manipulation. Adv. Funct. Mater. 2024, 2412543.
https://doi.org/10.1002/adfm.202412543