机械研究院：“仿液体原理的‘轮式移动体’机器人技术开发成功”

by Jeong Ilwoong

Published 02 Sep.2024 09:56(KST)

一种模拟液滴表面张力原理、能够毫不费力通过台阶和岩石等障碍物的车轮·移动体机器人技术已经被开发出来。

韩国机械研究院（以下简称机研）2日表示，已率先在全球开发出基于这一原理的变形车轮，并成功实际应用于移动体。

该技术由机研人工智能机器人研究所先进机器人研究中心的首席研究员 Song Seonghyeok 和先进机器人研究中心主任 Park Dongil 团队开发。

由于可以根据障碍物形状调节刚性，从而通过物体，因此有望广泛应用于所有在道路上克服障碍物至关重要的各类移动体。

应用了变形轮的轮椅正轻松越过障碍物（台阶）。韩国机械研究院提供

研究团队开发的变形车轮，无需复杂的机械装置或传感器，仅依靠应用在智能链块上的表面张力变化，就能自由调节刚性。

其特点是在平时以坚硬的圆形车轮运行，遇到障碍物时车轮会变得柔软，可根据障碍物的高低和形状自由改变车轮形状。

此前也存在类似无气压轮胎那样，将车轮内部构成柔性结构体的技术。但既有技术在平地行驶时也会对车轮造成持续的大变形，从而降低行驶效率和稳定性。

相反，研究团队开发的变形车轮可以按需调节刚性，在平地高速行驶时保持与普通车轮相同的刚性，只有在遇到障碍物时才实时将车轮变软，以克服障碍物。

变形车轮由智能链块和柔性结构体构成。车轮最外圈为智能链块，用于控制智能链块表面张力的钢丝辐条结构与车轮的轮毂结构相连。

通过这一结构，当轮毂结构转动或距离发生变化时，钢丝辐条结构会被强力拉紧或变得松弛，从而引发表面张力的变化，进而改变智能链块结构的表面张力。

钢丝辐条是指位于车轮旋转中心、产生转动力的轮毂与车轮最外圈结构相连接的轮辐。

左为 Park Dongil 中心长，右为 Song Seonghyeok 责任研究员。韩国机械研究院提供

研究团队已于去年10月完成可变刚性车轮变形机制的验证。近期又开发出可轻松应用于多种移动体的模块化技术。通过将改变刚性的机制小型化、轻量化，嵌入车轮内部空间，并对其进行模块化，为应用于双轮式轮椅等移动体系统奠定了基础。

双轮式轮椅系统不仅可以实时改变车轮刚性，实现稳定移动，而且在原地转向等狭小空间中的移动也具有优势。对于岩石或18厘米高的台阶等障碍物，也能轻松通过。

研究团队将该技术应用于四轮移动体并进行障碍物跨越性能测试，结果确认可稳定跨越高度为车轮半径1.3倍的障碍物。

首席研究员 Song Seonghyeok 表示：“为克服障碍物而开发的四足或双足步行机器人，在平地上的移动效率较低，且在移动时必然会产生晃动问题。但本团队开发的变形车轮，在保持传统车轮高移动效率这一优点的同时，还实现了克服一直以来作为车轮极限存在的障碍物能力，具有重要意义。”

中心主任 Park Dongil 表示：“表面张力仿生车轮技术是一项能够克服现有为跨越障碍而设计的足式机器人和车轮集群等复杂机械装置局限性的技术。期待研究团队开发的这一技术，今后不仅在轮椅领域，还将在移动机器人和乘坐式运输工具等方面得到广泛应用。”

本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。