毫米軟體機器人會奔跑會游泳,堪比機器人領域的「小獵豹」!

2022年09月15日08:58
在測試過程中,該軟體機器人達到了每秒70倍體長的奔跑速度,該結果是令人驚奇的,因為即使是獵豹(地球上奔跑速度最快的陸地動物)也只能達到每秒23倍體長的速度!
在測試過程中,該軟體機器人達到了每秒70倍體長的奔跑速度,該結果是令人驚奇的,因為即使是獵豹(地球上奔跑速度最快的陸地動物)也只能達到每秒23倍體長的速度!

  9月15日消息,據報導,目前,奧地利約翰內斯·開普勒大學科學家最新研製出能夠高速奔跑、游泳和跳躍的可操控軟體機器人,在測試過程中,機器人達到了每秒70倍體長的奔跑速度,該結果是令人驚奇的,因為即使是獵豹(地球上奔跑速度最快的陸地動物)也只能達到每秒23倍體長的速度!

  堪比機器人“小獵豹”

  儘管它們可能是地球上速度最快的軟體機器人,但人們不要期望它們達到絕對速度記錄,因為該機器人的身體僅有毫米等級大小。軟體機器人不同於工廠、餐館和科學展覽中看到的傳統機器人,前者是由聚合物和形狀記憶合金(這些合金會隨溫度變化而改變形狀)等柔性材料製成,柔軟的材料會使機器人的功能類似於生物體或者活體組織,相比之下,傳統機器人則是由塑料、鋁和金屬等剛性材料製成。

  長期以來,科學家們一直試圖創造出速度足夠快的軟體機器人,以便在其他機器無法工作的極端環境中運行,它們可以在醫療領域發揮重要作用,例如:超速機器人可能會取代結腸鏡檢查等侵入性方法,醫生可以使用超速軟體機器人檢查任何傳統診斷機器人難以檢查的身體器官(例如胃)是否異常。

  超速機器人

  這種超速機器人是使用一種叫做galinstan的液態金屬合金製成,它由錫、镓和銦元素組成,通常galinstan不用於製造軟體機器人,軟體機器人一般採用矽基彈性材料製造。該研究報告第一作者、約翰內斯·開普勒大學軟物質物理學家毛國勇(音譯)博士說:“這種材料最重要的特性是它在室溫下是液態,同時也具有高導電性,這將有助於製造柔軟、可變形的線圈結構。”

  研究人員使用液態金屬3D打印技術製造galinstan線圈,這些3D打印線圈被嵌入彈性外殼中,使用一個驅動器控制它們的形狀,這就產生了一個能夠提供快速驅動和推進的線圈狀軟體電磁機器人(SEMR),研究人員依據機器人移動的基底配備了L形或鋸齒形“腳”。

  軟體電磁機器人採用鋰聚合物電池提供動力,其超快運動由電磁執行器(將電能轉化為機械能的組件)驅動,執行器是磁響應元件,因此快速移動的機器人可以很容易地使用靜態磁場進行控制。在測試過程中,這種栓系機器人在飛機上移動速度為每秒35倍體長,在三維摺疊物體表面上的移動速度為每秒70倍體長,此外,在水下測試中,它們的游泳速度為每秒4.8倍體長。毛國勇指出,我們認為這是機器人領域一項頗有前景的新技術,未來具有很大潛力,我們無法找到任何類似的技術,利用一種柔軟的功能材料,就能在非常高的速度下完成許多任務。

  超速機器人的未來

  同時,研究人員還對無栓系軟體機器人原型進行了速度測試,結果顯示它們的游泳速度是每秒1.8倍體長,陸地最大移動速度是每秒2.1倍體長,目前,他們計劃進一步提高無栓系機器人的工作效率和性能表現。

  毛國勇和同事表示,使用液態3D打印技術研製更多毫米等級軟體電磁機器人,有助於未來製造體型更大的超速軟體機器人。

  近年來,科學家致力於研製軟體機器人,出現了許多類型的軟體機器人,一些軟體機器人可以幫助我們從海洋中清除塑料垃圾,另一些能讓我們研究分析月球和火星表面高溫沙漠。對於所有軟體機器人而言,速度是一個很大的限制因素,超速軟體電磁機器人技術或將突破這個瓶頸限制。

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