90秒速通馬里奧！3D打印的軟體機(jī)器手登上ScienceAdvances封面

玩?zhèn)€游戲也越來越卷了。

最近，馬里蘭大學(xué)的一個研究小組利用3D打印技術(shù)制作了一個軟體機(jī)器人手，這個機(jī)器手十分靈活，甚至可以玩《超級馬里奧兄弟》，最關(guān)鍵的是，它玩得還挺上手。

該項(xiàng)研究登上了Science Advances封面，展示了軟體機(jī)器人領(lǐng)域的一項(xiàng)有前途的創(chuàng)新。

論文鏈接：

https://advances.sciencemag.org/content/7/29/eabe5257/tab-pdf

軟體機(jī)器人固有的安全性和適應(yīng)性引發(fā)了科學(xué)家對其在假肢和生物醫(yī)學(xué)設(shè)備等方面應(yīng)用的興趣。但要真正實(shí)現(xiàn)對軟體機(jī)器人彎曲和移動等行為的控制，仍然是十分困難的。

馬里蘭大學(xué)機(jī)械工程助理教授Ryan D. Sochol領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，他們所取得的關(guān)鍵突破，正是在于能夠利用3D打印一步完成帶有集成流體電路的完全組裝的軟體機(jī)器人。

論文共同第一作者Joshua Hubbard解釋說：“以前，軟體機(jī)器人手的每個手指通常需要自己的控制線，這會限制其便攜性和實(shí)用性?！盚ubbard在作為Sochol在UMD的生物啟發(fā)先進(jìn)制造（BAM）實(shí)驗(yàn)室的本科研究員期間進(jìn)行了這項(xiàng)研究。“但是通過3D打印帶有集成流體晶體管的軟體機(jī)器人手，它可以只根據(jù)一個壓力輸入就能玩任天堂了?！?/p>

在演示中，團(tuán)隊(duì)設(shè)計了一個集成流體電路，使手能夠根據(jù)單一控制壓力的強(qiáng)度進(jìn)行操作。例如，應(yīng)用低壓力僅使第一根手指按壓任天堂控制器，使馬里奧行走，高壓力則代表跳躍。

在一個設(shè)定的程序指導(dǎo)下，在關(guān)閉、低、中、高壓力之間自主切換，機(jī)械手能夠按下控制器上的按鈕，在不到90秒內(nèi)通過了《超級馬里奧兄弟》的第一關(guān)。

“最近，有幾個小組試圖利用流體電路來增強(qiáng)軟體機(jī)器人的自主性”，應(yīng)屆博士畢業(yè)生、該研究的共同第一作者Ruben Acevedo說，“但建造和將這些流體電路與機(jī)器人整合的方法可能需要幾天到幾周的時間，需要高度的手工勞動和技術(shù)技巧”。

為了克服這些障礙，該團(tuán)隊(duì)轉(zhuǎn)向了“PolyJet 3D打印”，這就像使用彩色打印機(jī)一樣，但要在3D中把許多層多材料的“墨水”堆疊在一起。

研究報告合著者Kristen Edwards說：“在一天內(nèi)，只需少量的勞動，研究人員就可以通過按下3D打印機(jī)的啟動鍵，擁有一個完整的軟體機(jī)器人，這包括所有的軟體執(zhí)行器、流體電路元件和身體特征?！?/p>

選擇利用《超級馬里奧兄弟》來驗(yàn)證策略，既是出于科學(xué)的考慮，也是出于樂趣。因?yàn)橐曨l游戲的時間和關(guān)卡構(gòu)成是既定的，只要有一個錯誤就會導(dǎo)致游戲結(jié)束。所以，玩馬里奧也提供了一種評估軟體機(jī)器人性能的新方法，這種方法具有獨(dú)特的挑戰(zhàn)性，這在以前是沒有過的。

除了這個能夠通關(guān)馬里奧的機(jī)器人手之外，在論文中，團(tuán)隊(duì)還報告了以陸龜為靈感的軟體機(jī)器人。

該團(tuán)隊(duì)?wèi)?zhàn)略的另一個重要好處是它是開源的，論文開放給任何人閱讀，并在補(bǔ)充材料中提供了一個GitHub的鏈接，其中有他們工作中所有的電子設(shè)計文件。

Sochol說：“我們免費(fèi)分享我們所有的設(shè)計文件，這樣任何人都可以隨時下載、按需修改和3D打印”。

“我們希望這種開源的3D打印策略將擴(kuò)大集成流體電路的軟體機(jī)器人的可及性、傳播性、可重復(fù)性和采用性，同時能加速該領(lǐng)域的進(jìn)步。”

相關(guān)報道：

https://www.sciencedaily.com/releases/2021/07/210716131541.htm