只要改变温度,新型机器人就能全速前进
在无电无源的领域,机器人技术的革新已经取得了令人瞩目的进展。来自加州理工学院和苏黎世联邦理工学院的工程师们共同研发出了一种新型机器人,它们无需电机、伺服系统或外部电源,就能在水中自由划动并推进。这项独特的技术突破为我们带来了一种全新的视角,让我们看到了机器人技术与材料的交融。
这种机器人的独特之处在于其划水动力源自一种特殊的双稳态材料开关。这种开关利用一种柔性聚合材料,遇冷时会卷曲,遇热则伸展的特性。当机器人被置于水中时,这种聚合物的伸缩运动激活了开关,释放出能量,推动机器人前进。这种材料的双稳态特性使得开关能够在两个不同的几何形状之间稳定切换,从而控制机器人的运动。
这种新型推进系统的设计理念突破了传统机器人的局限。它允许机器人通过环境线索进行自主控制,而无需复杂的电气系统。Daraio教授表示:“我们的例子展示了结构材料变形的潜力,它可以响应环境线索来控制和推动机器人。”这项研究不仅展示了材料和机器人之间的界限模糊,也展示了自主装置中材料的巨大潜力。
这项技术的核心在于双稳态元件的设计和制造。通过调整聚合物条的结构和厚度,团队可以实现对机器人响应时间和速度的精确控制。这意味着机器人可以根据不同的环境条件进行自适应调整,从而实现更复杂的任务执行。研究者还计划进一步材料的响应性,包括响应pH或盐度等环境线索的聚合物开发。
在设计中,Daraio团队已经成功地使机器人能够向前推进并放下有效载荷。在未来版本中,他们计划添加更多的功能和响应性,例如利用新材料制造的多功能机器人可以检测和响应化学物质泄漏。这些进步将不仅提高机器人的智能性和适应性,还将为各种实际应用提供新的可能性。这些改进不仅拓宽了机器人在环境监测、救援任务等领域的应用范围,而且为实现微型机器人在医疗领域的应用提供了可能。例如,尺寸更小的机器人可以递送药物到特定的目标部位。
尽管当前版本的机器人在释放能量后需要手动复位,但研究者们正积极寻找解决方案以实现其自我复位的功能。未来,只要水温保持波动,机器人就可以持续工作。这将极大地提高机器人的自主性和便利性。这些令人兴奋的研究进展表明我们正站在一个新的技术革新的门槛上,期待着更多令人振奋的突破和创新。在这个领域未来的中,我们有望看到更多具有智能、自主性和适应性的新型机器人问世。