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章鱼机器人:柔软又Q弹!

来源:知道日报
章鱼机器人:柔软又Q弹!的头图

  章鱼机器人:柔软又Q弹!

  中国数字科技馆 

  章鱼机器人完全由柔性材料构成。气动网络(红色部分)分布在机器人主体和超弹性制动腕足内(蓝色部分)。

  图片来源:Ryan Truby,Michael Wehner,和 Lori Sanders,哈佛大学

  这个硅胶制成的章鱼状机器人长宽2.5英尺(6.5厘米)左右。研究人员表示软体机器人比刚体机器人更容易适应某些环境。该研究或将成为智能机器人 的雏形,它们能够感应周边环境,并和人类互动。

  传统的机器人通常由刚性构件组装,这使得它们容易在撞击、刮擦、扭曲和跌落中受损,而且无法以蠕动的方式通过障碍。如今科学家改用柔软的弹性塑料和橡胶来制造机器人,设计灵感来源于章鱼、海星和蠕虫。与刚体机器人相比,它们更不易损坏,还能够蠕动穿过障碍。[6种最奇异的机器人]

  然而,此前的软体机器人受制于刚性供能电池或电缆。现如今,课题合作者、哈佛大学 (Harvard University)材料科学与机械工程助理研究员 Michael Wehner激动地宣布他们已研制出全柔性无缆机器人,他认为这项研究工作将推动日新月异的软体机器人领域向全新的方向快速发展。

  章鱼机器人具有8只腕足(恰如其名),它们由稳态氧气流驱动。氧气则通过液态过氧化氢与铂系催化剂反应生成。

  这个0.2盎司(6克)重的机器人由“3D打印 毛细管网”控制。类似于传统微电路通过电线传输电子,科学家近年开始研制出“微流体回路”,通过毛细管传输液体。研究认为,这些装置在理论上与电子芯片有异曲同工之效。

  章鱼机器人微流体控制器中充满液态过氧化氢。释放出的氧气气压撑起控制器,使部分阀门打开而其他闭合,进而为一半腕足的空腔充气,从而使它们移动。等压力气体再次产生,阀门交替开合,驱动另一半腕足。

  目前章鱼机器人只能摆动腕足。科学家正在研制更加复杂的版本,它将驱动自身前进,甚至游弋。据Wehner介绍:集成传感器还将帮助它对环境做出反应。[图片:灵感源自章鱼的惊人科技]

  Wehner表明目前版本的机器人并没有开关,一旦充进能源就被激活。新版本不但有更加复杂的控制器和传感器,还将增设开关。

  章鱼机器人一次充能可运行4至8分钟。研究人员认为可以通过更精细的设计优化能源利用,从而延长运行时间。

  Wehner说:“可以预见软体机器人将在人口聚集地区(即人-机器人交互领域)开疆拓土。”

  Wehner补充道:“软体机器人在诸如搜救等高危领域也具有应用潜力,这是一个独立且有趣的应用。整个机器人的材料费用仅2美元多,一次充能费用约5美分。设想在一次探索现场的任务中需投入100个机器人,而预计其中80个报废。”具体研究成果于今日(8月24日)刊登在《自然》 杂志网站。

  翻译:张尧 审校:颜磊

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