90秒速通馬里奧！3D打印的軟體機器手登上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)制作了一個軟體機器人手，這個機器手十分靈活，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。

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

論文鏈接：

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

軟體機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。但要真正實現(xiàn)對軟體機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)機械工程助理教授Ryan D. Sochol領(lǐng)導(dǎo)的團隊，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器人。

論文共同第一作者Joshua Hubbard解釋說：“以前，軟體機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用性?！盚ubbard在作為Sochol在UMD的生物啟發(fā)先進制造（BAM）實驗室的本科研究員期間進行了這項研究?！暗峭ㄟ^3D打印帶有集成流體晶體管的軟體機器人手，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，團隊設(shè)計了一個集成流體電路，使手能夠根據(jù)單一控制壓力的強度進行操作。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軟體機器人的自主性”，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，該團隊轉(zhuǎn)向了“PolyJet 3D打印”，這就像使用彩色打印機一樣，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打印機的啟動鍵，擁有一個完整的軟體機器人，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》來驗證策略，既是出于科學(xué)的考慮，也是出于樂趣。因為視頻游戲的時間和關(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器人性能的新方法，這種方法具有獨特的挑戰(zhàn)性，這在以前是沒有過的。

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

該團隊?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打印策略將擴大集成流體電路的軟體機器人的可及性、傳播性、可重復(fù)性和采用性，同時能加速該領(lǐng)域的進步?！?/p>

相關(guān)報道：

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