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“章鱼机器人”开启软体机器人新时代

发布时间: 2022-08-18 17:00:09 浏览:

自然是取之不尽的灵感源泉,科学家曾将蟑螂、鳗鱼、蝾螈、蜘蛛等动物的特点运用到尖端科技当中,并取得了巨大的成功。而这一次,他们把目光聚焦在了章鱼身上。来自哈佛大学威斯生物工程研究所的团队,受到柔软的八爪动物启发,创造出了世界上第一个自主式软体机器人。

这个机器人的形象和以往的机器人大不相同,它看起来就像一只通体透明的小章鱼,且身体两侧共有八根弹性超强,会有规律、自主弯曲的机械臂,启动时仿佛真的章鱼正悠闲地挥舞着触角。

机械章鱼的不同之处在于它的控制系统。设计者们脑洞大开,改变了传统以电作为动力,而是用3D打印技术构建了一个气动网络。他们先在章鱼形状的模具中倒入了有机硅聚合物,又在聚合物中注入一种特殊的墨水,这种墨水可以在聚合物中保持形状和位置。加热后,墨水蒸发,留下了内部的通道。

和普通的电子回路不同,在机械章鱼的回路里传递的不是电子,而是液体和气体。它大大的脑袋里面,有两个储存过氧化氢水溶液的小房间。水溶液在旁边振荡器的调节下会流出,进入身体里的反应室,在铂基催化剂的催化下,过氧化氢水溶液会分解出氧气。这些气体因压力被挤到章鱼的触角中,柔软的触角膨胀舒展,实现了机械臂的运动,剩余废气将从排气孔中排出。

研究者把简单的化学反应与软性材料相结合,得到了惊人的效果。但怎样保证机械章鱼体内的化学燃料能持续使用一段时间,而不是在反应中一次性消耗完呢?由罗伯特带领的研究团队为此煞费苦心。

由于压强的变化,有些机械臂的阀门会打开,剩余的则会关闭,以此保证同一时间内只有一部分机械臂流通燃料。随着燃料的消耗,先运动过的机械臂内压强下降,使得燃料转向另一部分原本关闭的通道。在阀门开关的巧妙作用下,燃料来回流通,确保了机械章鱼在一段时间内的自主运动。

启动机械章鱼需要人工协助,研究者将过氧化氢水溶液注入后,便开启了上述过程。罗伯特表示,这只可爱的小章鱼机器人的制作材料成本不到3美元,目前机械章鱼只有4~8分钟的“生命”,还有待继续改善。

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