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【热点】“章鱼机器人”:开启软体机器人新时代

2021-10-04 00:56 已有人浏览
本文摘要:美国科学家联手研制出了一款外表貌似章鱼的章鱼机器人(Octobot),这款湿软的机器人体重严重不足2厘米,是第一款全部由柔性零件构成的全自动、自带燃料、自给自足的机器人。据英国《大自然》杂志近日报导,研究人员称之为,章鱼机器人正在软体机器人的海洋中拍打朵朵浪花。

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美国科学家联手研制出了一款外表貌似章鱼的章鱼机器人(Octobot),这款湿软的机器人体重严重不足2厘米,是第一款全部由柔性零件构成的全自动、自带燃料、自给自足的机器人。据英国《大自然》杂志近日报导,研究人员称之为,章鱼机器人正在软体机器人的海洋中拍打朵朵浪花。

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章鱼软体机器人  生产出有柔性零件是关键  近年来,工程师和科学家们对软体机器人的兴趣与日俱增,他们期望打破类似于终结者那样由柔软的金属材料做成的机器人,设计出有一些新型机器人:它们能被断裂入密切的空间内;能根据周围环境转变形状;或者能安全性地操作者精致的物体。  想象十分幸福,但对研究人员而言,在现实生活中生产出能替代电池、电路等刚性部件的柔性零件,仍然是绵延在研制软体机器人道路上的拦路虎。麻省理工学院(MIT)人工智能实验室(CSAIL)主任、机器人专家丹妮拉鲁斯称之为:在传统机器人身上,大脑、电子设备、电池,这些零件都很柔软。软体机器人是一个新领域,令人兴趣盎然。

  新的研制出的章鱼机器人由硅橡胶做成,其大脑是一款柔性微流体芯片,内部的阀门和电源由压力转录,引领液态燃料流到身体,从而掌控8只爪子的动作。该研究的领导者之一、哈佛大学工程师罗伯特伍德说道:它类似于一个普通电路,只不过不是传送电子,而是传送液体和气体。  章鱼机器人的身体由3D打印机而出。为生产章鱼机器人的身体,研究人员将硅橡胶灌入进一个章鱼形状的模具中,接着用3D打印机朝其中流经类似墨水,随后通过冷却来矫正其结构,并使墨水冷却在机器人的爪子内部留给一个中空的网络并同大脑连接,机器人的大脑通过这个中空管道同爪子聊天。

  抛弃电池用于液态燃料  很多软体机器人不会与压缩空气罐连接,利用其获取电力,但这不会容许机器人的行动范围,为此,伍德和同事另辟蹊径,用于液体燃料并利用化学反应来为这个机器人供电。  他们的燃料是浓度为50%的过氧化氢溶液,章鱼机器人的内部充满著了这种溶液,与此同时,他们也朝机器人内部流经了铂(当作催化剂,为了超过更佳的效果,实际使用的是铂金属粉末),当溶液遇上铂,它迅速不会分解成体积更大的水和氧气。

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随着氧气激增,章鱼机器人身体内的压力增大,就不会关上一些微阀门而重开另一些微阀门,使燃料每次只流向系统的一旁,让这边的四条爪子充满著氧气,从而驱动章鱼的爪子向前弯曲。随着这边的燃料大大消耗,内部压力上升,使燃料转入另一边,这边重开,整个爪子向前弯曲的剧情再度首演一遍。  意大利圣安娜高级研究学院的塞西莉亚拉丝慈说道:微流体和化学反应的联姻十分有意思。这是一种全新且与众不同的生产和看来软体机器人的方式。

  进一步提高软硬件性能  目前,这款章鱼机器人能活动约8分钟,消耗的燃料为1毫升。伍德说道,他们并没设计让这款机器人继续执行特定的任务,它也无法仿真确实章鱼的一举一动,它只不过证实了这一技术不切实际。

研究人员回应,未来,他们将进一步提高微流体电路的复杂程度,使其更加轻巧;而且改良爪子设计的方法,让其能更佳地运动,如此一来,获得的软体机器人或能构建更加简单的运动。  美国康奈尔大学的材料工程师罗伯特谢普德对《大自然》杂志说道:现在,我们必须解决问题的问题是,如何对机器人新的编程,让其继续执行有所不同的运动并对环境作出反应,而某种程度是继续执行实编程的指令序列。谢普德目前专心于研究否能让效率更高的微流体电路同柔性传感器结合,从而生产出更智能、更加能适应环境的软体机器人。  研究人员认为,虽然软体机器人仍正处于兴起和跟上阶段,但它也许能在很多领域大展拳脚,比如修理和检测设备、继续执行救难行动以及展开环境观测,甚至在医学领域充分发挥最重要起到。


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