一个名叫PATRICK的柔软的水下无系脆性恒星机器人沿着它的路径(有时间戳)向它的目标移动，这是一个水中的球。功劳:卡内基梅隆大学软机器人比传统机器人更适合某些情况。例如，当与环境、人类或其他生物互动时，橡胶制成的机器人结构中固有的柔软性比金属更安全。软机器人也更擅长与不稳定或不确定的环境交互——如果机器人接触到不可预测的物体，它可以简单地变形到物体上，而不是崩溃。这种变形能力直接流入扎克·帕特森在卡内基梅隆大学软机器实验室的工作中。帕特森是一名机械工程博士候选人，他创造了一种柔软的机器人，其灵感来自脆星，一种相对快速敏捷的海星。这个名为PATRICK的机器人是第一个可移动且无束缚的水下爬行软机器人。
“这是一个沿着海底爬行的机器人，平台的部分价值在于四肢是由橡胶制成的，”帕特森说，他与机器人学博士候选人基恩·钦(Keene Chin)和机械工程博士后研究助理安德鲁·萨贝尔豪斯(Andrew Sabelhaus)合作。"它很容易因环境的不确定性而变形."
PATRICK的四肢由橡胶梁制成，四根嵌入的线圈由一种叫做形状记忆合金(SMA)的金属制成，特别是镍钛复合材料。合金随着温度的变化而发生相变；当它通过相变的温度阈值后，又变回记忆中的形状。在室温下，也就是“不被记住”的阶段，合金非常柔韧，赋予PATRICK的肢体柔韧和可变形的特性。为了让机器人移动，研究人员用电流撞击它，使电线加热到超过其转变温度，并允许四肢收缩并向不同方向移动。
帕特森和他的同事在设计PATRICK时考虑了几个目标。一个目标是制造一个不受束缚的机器人——就像，一个没有连接到通向非车载电源和电子设备的电线的机器人。
学分:卡内基梅隆大学“我们想把电力和电子设备装在机器人上；这是一个核心目标，”帕特森说。“这是不平凡的一步，它改变了你设计和制造机器人的方式。”
帕特森还寻求为机器人开发电子和计算基础设施，这在传统机器人中很常见。在软机器人领域，研究人员通常更专注于物理设计和能够展示功能，而不是围绕他们设计的机器人构建成熟的计算基础设施。
研究人员使用机器人操作系统(ROS)为PATRICK构建了一个计算基础设施，这是一个用于机器人开发的计算机软件包。有了这个系统，团队可以命令PATRICK完成不同的任务，比如在水下移动去拿球。没有束缚的软机器人很少，能在水下爬行的更少，但帕特森认为这种基础设施的结合是PATRICK在软机器人领域的更大贡献。
“这个计算基础设施允许我们做一些事情，比如到达空间中的一个指定点。据我们所知，这在软机器人文献中是独一无二的，”他说。“我们希望超越一次性演示或临时软件，打造一个更灵活的平台，可以用来测试不同的控制和规划算法以及不同的传感器。”
帕特森将这项研究视为软机器实验室额外研究的催化剂，特别是探索软机器人环境中的控制理论和控制算法。关于PATRICK的未来，Patterson希望在与现实生活中的脆性恒星的比较研究中使用生物启发的机器人，创造一个信息反馈回路，在这个回路中，他们可以使用机器人来更好地理解脆性恒星，然后反过来改进机器人的设计。
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