導(dǎo)讀:據(jù)報道,目前,奧地利約翰內(nèi)斯?開普勒大學(xué)科學(xué)家最新研制出能夠高速奔跑、游泳和跳躍的可操控軟體機(jī)器人
北京時間 9 月 15 日早間消息,據(jù)報道,目前,奧地利約翰內(nèi)斯?開普勒大學(xué)科學(xué)家最新研制出能夠高速奔跑、游泳和跳躍的可操控軟體機(jī)器人,在測試過程中,機(jī)器人達(dá)到了每秒 70 倍體長的奔跑速度,該結(jié)果是令人驚奇的,因為即使是獵豹 (地球上奔跑速度最快的陸地動物) 也只能達(dá)到每秒 23 倍體長的速度!
堪比機(jī)器人“小獵豹”
盡管它們可能是地球上速度最快的軟體機(jī)器人,但人們不要期望它們達(dá)到絕對速度記錄,因為該機(jī)器人的身體僅有毫米等級大小。軟體機(jī)器人不同于工廠、餐館和科學(xué)展覽中看到的傳統(tǒng)機(jī)器人,前者是由聚合物和形狀記憶合金 (這些合金會隨溫度變化而改變形狀) 等柔性材料制成,柔軟的材料會使機(jī)器人的功能類似于生物體或者活體組織,相比之下,傳統(tǒng)機(jī)器人則是由塑料、鋁和金屬等剛性材料制成。
長期以來,科學(xué)家們一直試圖創(chuàng)造出速度足夠快的軟體機(jī)器人,以便在其他機(jī)器無法工作的極端環(huán)境中運行,它們可以在醫(yī)療領(lǐng)域發(fā)揮重要作用,例如:超速機(jī)器人可能會取代結(jié)腸鏡檢查等侵入性方法,醫(yī)生可以使用超速軟體機(jī)器人檢查任何傳統(tǒng)診斷機(jī)器人難以檢查的身體器官 (例如胃) 是否異常。
超速機(jī)器人
這種超速機(jī)器人是使用一種叫做 galinstan 的液態(tài)金屬合金制成,它由錫、鎵和銦元素組成,通常 galinstan 不用于制造軟體機(jī)器人,軟體機(jī)器人一般采用硅基彈性材料制造。該研究報告第一作者、約翰內(nèi)斯?開普勒大學(xué)軟物質(zhì)物理學(xué)家毛國勇 (音譯) 博士說:“這種材料最重要的特性是它在室溫下是液態(tài),同時也具有高導(dǎo)電性,這將有助于制造柔軟、可變形的線圈結(jié)構(gòu)。”
研究人員使用液態(tài)金屬 3D 打印技術(shù)制造 galinstan 線圈,這些 3D 打印線圈被嵌入彈性外殼中,使用一個驅(qū)動器控制它們的形狀,這就產(chǎn)生了一個能夠提供快速驅(qū)動和推進(jìn)的線圈狀軟體電磁機(jī)器人 (SEMR),研究人員依據(jù)機(jī)器人移動的基底配備了 L 形或鋸齒形“腳”。
軟體電磁機(jī)器人采用鋰聚合物電池提供動力,其超快運動由電磁執(zhí)行器 (將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的組件) 驅(qū)動,執(zhí)行器是磁響應(yīng)元件,因此快速移動的機(jī)器人可以很容易地使用靜態(tài)磁場進(jìn)行控制。在測試過程中,這種栓系機(jī)器人在飛機(jī)上移動速度為每秒 35 倍體長,在三維折疊物體表面上的移動速度為每秒 70 倍體長,此外,在水下測試中,它們的游泳速度為每秒 4.8 倍體長。毛國勇指出,我們認(rèn)為這是機(jī)器人領(lǐng)域一項頗有前景的新技術(shù),未來具有很大潛力,我們無法找到任何類似的技術(shù),利用一種柔軟的功能材料,就能在非常高的速度下完成許多任務(wù)。
超速機(jī)器人的未來
同時,研究人員還對無栓系軟體機(jī)器人原型進(jìn)行了速度測試,結(jié)果顯示它們的游泳速度是每秒 1.8 倍體長,陸地最大移動速度是每秒 2.1 倍體長,目前,他們計劃進(jìn)一步提高無栓系機(jī)器人的工作效率和性能表現(xiàn)。
毛國勇和同事表示,使用液態(tài) 3D 打印技術(shù)研制更多毫米等級軟體電磁機(jī)器人,有助于未來制造體型更大的超速軟體機(jī)器人。
近年來,科學(xué)家致力于研制軟體機(jī)器人,出現(xiàn)了許多類型的軟體機(jī)器人,一些軟體機(jī)器人可以幫助我們從海洋中清除塑料垃圾,另一些能讓我們研究分析月球和火星表面高溫沙漠。對于所有軟體機(jī)器人而言,速度是一個很大的限制因素,超速軟體電磁機(jī)器人技術(shù)或?qū)⑼黄七@個瓶頸限制。