仿生微型机器人将货物卸下"霹雳舞"

2020-12-15 10:37   来源: 互联网    阅读次数:2922

根据最新一期的"科学机器人学"杂志,美国西北大学的研究人员开发出了第一种类似生命的材料来充当软机器人。它可以以人类的速度行走,拾起物体并将它们运送到新的地点,甚至可以做"霹雳舞"来释放粒子。


类似于四足章鱼,机器人在装满水的水箱中工作,非常适合在水生环境中使用。这个厘米大小的机器人重量接近90%,无需复杂的硬件、液压或电子设备就能移动。机器人被光激活,并沿着外部旋转磁场的方向运动。机器人可以以人类的速度行走(每秒约一步),并对磁场作出反应,以便这些物质能够遵循特定的轨迹。


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传统的机器人通常有大量的硬件和电子设备,不能安全地与包括人类在内的软结构进行交互。新的研究设计了具有分子智能的软材料,使它们能够像其他传统机器人一样工作,并在水下或地下狭小空间中发挥特殊作用。


通过对光和磁场的耦合反应,研究人员设计的机器人还可以捡起"货物",然后步行或滚动将它们运到目的地。机器人的移动方式是上下颠倒形状,或者进行旋转的"霹雳舞",将货物置于一个新的位置。


机器人精确运动和灵活的秘诀在于其充满水的结构和嵌入的骨架。软部件是由分子设计的网络,使其能够对光线作出反应、保持或排出其内部的水,并具有适当的刚度以快速响应磁场。


西北大学的研究小组采用化学合成方法,将水凝胶中的分子编程,使其对光作出反应。当受到光线照射时,机器人的分子变得疏水,导致水分子逃逸。通过这种转变,机器人可以完成从弯曲到站立等的运动。发现这种弯曲可以使材料对旋转磁场迅速作出反应,从而激活其快速行走的能力。当灯熄灭时,该分子将恢复到原来的状态,机器人将变平,但当LED提示时,它就准备好在磁场中进行新的活动循环。


在旋转磁场作用下,弯曲机器人内嵌的骨骼在软分子网络上施加循环力,并激活腿。通过结合步行和转向运动,研究人员可以编程特定的磁场序列,以实现机器人的远程操作。这种可编程特性使研究人员能够通过复杂的路径引导机器人通过狭窄的通道。


研究人员说,微型机器人的移动可以帮助催化不同的化学反应,然后产生有价值的产品。机器人还可以被设计用来识别和主动清除特定环境中不需要的粒子,或者利用它们的机械运动准确地将生物治疗剂或细胞输送到特定的组织中。

责任编辑:无量渡口
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