全新磁驅動高速軟體機器人問世

2020年09月25日08:16  來源:科技日報
 
原標題:全新磁驅動高速軟體機器人問世

  科技日報北京9月24日電 (記者張夢然)據英國《通訊·材料》雜志24日發表的一項機器人最新研究,歐洲科學家團隊報告研發一種磁驅動的新型高速軟體機器人。這種機器人可以超快速地完成行走、游泳、漂浮和捕捉活體蒼蠅,將在生物組織工程與生物力學領域得到廣泛應用。

  對於自然界的生物而言,高速行動對捕獵、逃跑和飛行至關重要。這一點對於軟體機器人也一樣有用,因為它使機器人可以捕捉快速移動的物體,並對周圍動態環境迅速做出反應。

  但是,要在機器人身上復制這種高速行動非常具有挑戰性。電動機可以在“硬體”機器人身上模仿這種行為,但使用的是一些基於塑料或橡膠等材料所制造的便宜而簡單的機器人系統。

  而此次,德國亥姆霍茲德累斯頓羅森多夫研究中心的科學家丹尼斯·馬卡羅夫、奧地利約翰·開普勒林茨大學馬汀·卡爾滕博納及他們的同事,展示了磁驅動高速軟體機器人的設計原理、材料和制作工藝。他們在機器人體內嵌入微小的磁體,快速響應磁場,使機器人可以根據它們具體的形狀移動。在演示中,機器人可高速完成行走、游泳、漂浮和捕捉活體蒼蠅等運動。譬如,一個花形機器人在一隻蒼蠅觸發陷阱后捕捉了它,隨后張開磁驅動的八臂又釋放了它﹔一個三角形機器人可以在空中快速自我卷曲並向前行走﹔一個六臂機器人可以抓取、運輸和釋放無磁性物體﹔模擬蝠鲼形態的機器人可以在水中帶著物品游泳﹔而放置於透明玻璃管中的四臂機器人,可在3.7mT磁場作用下漂浮。

  研究人員表示,這種設計取得了迄今已報道的軟體機器人最高的比能量密度,這對於低磁場下的高速驅動很關鍵。

  這種機器人可快速適應各種環境條件,在有限的環境中激發生物醫學潛能,並可以作為模型系統來開發受自然啟發的復雜動作,同時,這些機器人也可用於生物組織工程——作為更大的機器人系統的組成成分,或可用於研究高速行動生物體的生物力學響應。

  總編輯圈點

  由於軟體機器人的力學特性,其運動可能會變得不可預測,因此也難以控制。但是,科學家現在証明軟體機器人不僅可以精確控制,而且能完成異常難度的運動。行走游泳只是小菜一碟,懸浮和運貨也不在話下,甚至當速度足夠快時,還可以活捉蒼蠅。這一成果激發了生物組織工程領域未來的研究,可以說,這種新型軟體機器人會成為研究快速生物機械過程——如快速移動生物體的流體動力學和空氣動力學的一個模型范本。

(責編:趙竹青、呂騫)