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毫米软体机器人会奔跑会游泳,堪比机器人领域的“小猎豹”
[ 通信界 / 陈邓新 高智 / www.cntxj.net / 2022/10/18 16:23:35 ]
 

据报道,目前,奥地利约翰内斯・开普勒大学科学家最新研制出能够高速奔跑、游泳和跳跃的可操控软体机器人,在测试过程中,机器人达到了每秒 70 倍体长的奔跑速度,该结果是令人惊奇的,因为即使是猎豹 (地球上奔跑速度最快的陆地动物) 也只能达到每秒 23 倍体长的速度!

堪比机器人“小猎豹”

尽管它们可能是地球上速度最快的软体机器人,但人们不要期望它们达到绝对速度记录,因为该机器人的身体仅有毫米等级大小。软体机器人不同于工厂、餐馆和科学展览中看到的传统机器人,前者是由聚合物和形状记忆合金 (这些合金会随温度变化而改变形状) 等柔性材料制成,柔软的材料会使机器人的功能类似于生物体或者活体组织,相比之下,传统机器人则是由塑料、铝和金属等刚性材料制成。

长期以来,科学家们一直试图创造出速度足够快的软体机器人,以便在其他机器无法工作的极端环境中运行,它们可以在医疗领域发挥重要作用,例如:超速机器人可能会取代结肠镜检查等侵入性方法,医生可以使用超速软体机器人检查任何传统诊断机器人难以检查的身体器官 (例如胃) 是否异常。

超速机器人

这种超速机器人是使用一种叫做 galinstan 的液态金属合金制成,它由锡、镓和铟元素组成,通常 galinstan 不用于制造软体机器人,软体机器人一般采用硅基弹性材料制造。该研究报告第一作者、约翰内斯・开普勒大学软物质物理学家毛国勇 (音译) 博士说:“这种材料最重要的特性是它在室温下是液态,同时也具有高导电性,这将有助于制造柔软、可变形的线圈结构。”

研究人员使用液态金属 3D 打印技术制造 galinstan 线圈,这些 3D 打印线圈被嵌入弹性外壳中,使用一个驱动器控制它们的形状,这就产生了一个能够提供快速驱动和推进的线圈状软体电磁机器人 (SEMR),研究人员依据机器人移动的基底配备了 L 形或锯齿形“脚”。

软体电磁机器人采用锂聚合物电池提供动力,其超快运动由电磁执行器 (将电能转化为机械能的组件) 驱动,执行器是磁响应元件,因此快速移动的机器人可以很容易地使用静态磁场进行控制。在测试过程中,这种栓系机器人在飞机上移动速度为每秒 35 倍体长,在三维折叠物体表面上的移动速度为每秒 70 倍体长,此外,在水下测试中,它们的游泳速度为每秒 4.8 倍体长。毛国勇指出,我们认为这是机器人领域一项颇有前景的新技术,未来具有很大潜力,我们无法找到任何类似的技术,利用一种柔软的功能材料,就能在非常高的速度下完成许多任务。

超速机器人的未来

同时,研究人员还对无栓系软体机器人原型进行了速度测试,结果显示它们的游泳速度是每秒 1.8 倍体长,陆地最大移动速度是每秒 2.1 倍体长,目前,他们计划进一步提高无栓系机器人的工作效率和性能表现。

毛国勇和同事表示,使用液态 3D 打印技术研制更多毫米等级软体电磁机器人,有助于未来制造体型更大的超速软体机器人。

近年来,科学家致力于研制软体机器人,出现了许多类型的软体机器人,一些软体机器人可以帮助我们从海洋中清除塑料垃圾,另一些能让我们研究分析月球和火星表面高温沙漠。对于所有软体机器人而言,速度是一个很大的限制因素,超速软体电磁机器人技术或将突破这个瓶颈限制。

 

作者:陈邓新 高智 合作媒体:通信界 编辑:顾北

 

 

 
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