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毛毛蟲機器人:驅(qū)動和控制全靠光線
2017-01-19
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上周,媒體報道過一款章魚機器人,它獨特的外表為很多人留下了深刻的印象,并為軟體機器人的研究指明了道路。而隨著技術(shù)的進步,軟體機器人研究進入了更加微型的領(lǐng)域----毛毛蟲機器人。

 

  科學(xué)家們對毛毛蟲機器人的研究已經(jīng)有一段時間了,其特殊的形狀讓它具有超人般速度及柔韌性,能夠在非常艱險的空間內(nèi)蠕動,并可以非常迅速地改變前進方向,能夠用來進行營救以及內(nèi)部采集工作,為人類創(chuàng)造便利。

 

  而近日,波蘭華沙大學(xué)物理學(xué)院研究團隊運用液晶彈性體科技(該技術(shù)最初由佛羅倫薩LENS研究所研發(fā)),打造了一款15毫米長的仿生微型軟體機器人,它能夠模仿毛毛蟲的步態(tài)。值得一提的是,這款機器人能從綠色光線中吸收能量,并由激光射線控制。除了在平面上爬行,它還能爬過小坡、擠過縫隙,還能運輸東西。

 

  在過去的幾十年中,科學(xué)家和工程師一直在努力打造能夠模仿自然界生物的機器人。不過,這些機器人大多擁有堅硬的骨骼和關(guān)節(jié),由電力或是氣壓傳動裝置驅(qū)動。然而,自然界中很多生物都是軟體生物(比如蚯蚓、蝸牛、昆蟲幼蟲等等),它們能夠自如運用不同的策略,在復(fù)雜的環(huán)境中生存。迄今為止,軟體機器人的研究仍然面臨諸多限制,打造出來的機器人大多體積也較為龐大(通常為幾十厘米),這主要由于能量管理和遠程控制方面遇到的困難。

 

  液晶彈性體(LCE)是一種智能材料,它能夠在可見光的照射之下改變形狀。在結(jié)合了最新研發(fā)的技術(shù)之后,它能通過預(yù)先設(shè)定的驅(qū)動性能,將這些柔性物質(zhì)變成任意一種三維形狀。這種由光線驅(qū)動的變形將能使單片LCE結(jié)構(gòu)在無需許多離散致動器的情況下,進行復(fù)雜的動作操作。

 

  現(xiàn)在,華沙大學(xué)研究人員與意大利LESN研究所和英國劍橋大學(xué)的研究人員合作,共同開發(fā)出一種軟體毛毛蟲機器人,它使用光力學(xué)液晶彈性體單塊集成電路設(shè)計。機器人的身體由光敏感的彈性體條紋構(gòu)成。通過控制變形模式,機器人能夠模仿不同動物的步態(tài)。同時,它還能夠爬過小坡、擠過縫隙、推動重量為其身體10倍的物體,這表明它能夠在具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境中完成任務(wù),還能為未來的潛在應(yīng)用指明方向。

 

  華沙大學(xué)物理光子納米結(jié)構(gòu)系教授、該項目負責(zé)人Piotr Wasylczyk表示:設(shè)計軟體機器人需要全新的力學(xué)模式、能量供應(yīng)和控制系統(tǒng)。自然是指導(dǎo)我們的力量。一開始,我們就從自然中學(xué)習(xí),根據(jù)自然進化方式改變我們的設(shè)計方法。

 

  研究人員希望這種新型材料、制作技術(shù)和設(shè)計策略可以打開微型軟體機器人的新大門,讓更多科學(xué)家創(chuàng)造更多微型和毫米級的機器人,并讓這些機器人擁有更多的技能,比如游泳(表面或水下),甚至飛行。

 

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