“章鱼机器人”:开启全球软体机器人新时代

机器人技术 2020-02-29 11:57www.robotxin.com机器人技术

美国科学家携手研制出了一款外表酷似章鱼的“章鱼机器人(Octobot)”,这款湿软的机器人“身高”不足2厘米,是第一款全部由柔性零件组成的全自动、自带燃料、“自给自足”的机器人。据英国《自然》杂志近日报道,研究人员称,“章鱼机器人”正在软体机器人的海洋中翻起朵朵浪花。

制造出柔性零件是关键

近年来,工程师和科学家们对软体机器人的兴趣与日俱增,他们希望超越类似“终结者”那样由坚硬的金属材料制成的机器人,设计出一些新型机器人:它们能被挤压进紧密的空间内;能根据周围环境改变形状;或者能安全地操作精巧的物体。

想象非常美好,但对研究人员而言,在现实生活中制造出能替代电池、电路等刚性部件的柔性零件,一直是横亘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:“在传统机器人身上,大脑、电子设备、电池,这些零件都很坚硬。软体机器人是一个新领域,令人兴趣盎然。”

新研制出的“章鱼机器人”由硅橡胶制成,其“大脑”是一款柔性微流体芯片,内部的阀门和开关由压力激活,引导液态燃料流过“身体”,从而控制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:“它类似一个普通电路,只不过不是传递电子,而是传递液体和气体。”

“章鱼机器人”的身体由3D打印而成。为制造“章鱼机器人”的身体,研究人员将硅橡胶倾倒入一个章鱼形状的模具中,接着用3D打印机朝其中注入特殊墨水,随后通过加热来矫正其结构,并使墨水蒸发——在机器人的爪子内部留下一个中空的网络并同大脑相连,机器人的“大脑”通过这个中空管道同爪子“交谈”。

摒弃电池使用液态燃料

很多软体机器人会与压缩空气罐相连,利用其提供电力,但这会限制机器人的行动范围,为此,伍德和同事另辟蹊径,使用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”的内部充满了这种溶液,与此同时,他们也朝机器人内部注入了铂(充当催化剂,为了达到更好的效果,实际采用的是铂金属粉末),当溶液遇到铂,它很快会分解成体积更大的水和氧气。随着氧气增多,“章鱼机器人”身体内的压力加大,就会打开一些微阀门而关闭另一些微阀门,使燃料每次只流向系统的一边,让这边的四条“爪子”充满氧气,从而驱动章鱼的“爪子”向前伸展。随着这边的燃料不断消耗,内部压力下降,使燃料进入另一边,这边关闭,整个“爪子”向前伸展的“剧情”再次上演一遍。

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