世界上第一个完全软体自驱动机器人,用“气动”取代“电动” | 新智造

2016-08-26 10:32:24     作者:亚萌      来源:雷锋网

这个“小章鱼”或许正在开启新一代软体机器人的大门。

雷锋网(搜索“雷锋网”公众号关注)按:本文来源Harvard News,作者Leah Burrows由雷锋网独家编译,未经许可拒绝转载!

长期以来,机器人界一直希望造出通体由软性材料构成的机器人,但开发出柔性的供能和控制元件一直是难点,例如现在很多研究人员纷纷都在开发柔性电池和电路板。

然而最近,哈佛大学的研究人员采取了不同以往的方法,他们独辟蹊径,制造出了世界上第一个完全软体的且自我驱动的机器人,就是下图中的“小章鱼”,它可以独立运行4~8分钟。

在8月24日的《自然》科学杂志上, 哈佛维斯生物工程研究所(Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering)发表了名为《全软体自主机器人的一体化设计与制造策略》(An integrated design and fabrication strategy for entirely soft, autonomous robots)的论文,该论文有7位共同作者,Robert Wood 和 Jennifer Lewis两位教授是该项研究的领导人物。

之前雷锋网有报道过波兰团队打造的软体毛毛虫机器人,它的材料确实全部都是软性的,但是并不是自驱动的。“毛毛虫 ”由液晶弹性体(LCEs)制成,LCEs随着光发生形变而使机器人发生移动,所以如果要让它运动,就需要人为对外界光源进行控制。

而这个全软体的“小章鱼”是自我驱动的,不需要外界给予任何控制和刺激。

从动态图来看,这个“小章鱼”似乎并不是很灵敏,缓慢的换腿动作让它看起来有些“呆萌”,然而它真正具有里程碑意义的特点是:在没有电池和电路板的情况下,实现自我驱动。具体而言,它不是传统的“电动”的,而是“气动”的。

“小章鱼”依靠体内的化学反应供能,这个化学反应里,少量的过氧化氢转变成了大量气体,这些气体流入“小章鱼”的手臂,给手臂充气从而引发运动。

“一直以来 ,软体机器人的供能元件摆脱不了某些坚硬材料。过氧化氢最棒的地方就是它是一个十分简单的化学反应,这让我们可以取代以往坚硬的供能元件。”论文的作者之一Michael Wehner说道。

除此之外,更令人印象深刻的是,它的整个微流体网络都可以“自我反馈”。看下面的微流体逻辑回路动态图:蓝色和红色线路分别控制着不同的手臂,蓝色手臂充气了之后,反馈回来,红色手臂再自动充气。

这是模拟了简单的电子振荡器(电子振荡器是用来产生具有周期性的模拟信号的电子电路),以控制过氧化氢发生反应的时机,实现自我驱动。

另外,整个系统制造起来十分简单,它结合了三种制造方法:软光刻技术、塑模和3D打印。里面所需的各个部件,包括燃料库、驱动和刺激元件等,都可以十分快速地制作出来。

集成过程的简单性为更加复杂的设计开辟了道路。下一步,团队希望设计出一个能爬、能游泳并与周围环境互动的升级版“小章鱼”。

这个“小章鱼”或许正在开启新一代软体机器人的大门。

Via Harvard News

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