軟體機(jī)器人嶄露頭角

忠 東/編 譯

軟體機(jī)器人嶄露頭角

忠 東/編 譯

華沙微型機(jī)器人依靠可見光運(yùn)動(dòng)

最近,波蘭研究人員成功研制出一款軟體微型機(jī)器人。它由液晶彈性體制成，暴露在可見光下時(shí)就會(huì)變成履帶一樣，通過收縮推動(dòng)身體進(jìn)行移動(dòng)。研究人員只要控制光源，就能夠使其進(jìn)行不同的操作，如模仿尺蠖或小毛蟲沿著平坦的表面爬行、爬上適中的斜坡、鉆進(jìn)狹小空間或者通過小孔等。最不可思議的是，它能移動(dòng)比自身個(gè)頭大 10 倍的物體。如果設(shè)法在這款機(jī)器人身上安裝攝像頭或者麥克風(fēng)，它還可用于軍事偵察或從事間諜活動(dòng)。

這款機(jī)器人的動(dòng)力靠液晶彈性體提供，液晶材料在不同相態(tài)間的可逆轉(zhuǎn)換，能夠?yàn)椴牧蠋硖厥獾牧W(xué)性能。這款機(jī)器人之所以能實(shí)現(xiàn)軟體變形，在于一道光敏彈性體條紋起了作用。條紋在吸收激光束遞送的光能量的同時(shí)，有圖案的分子排列把能量轉(zhuǎn)換成結(jié)構(gòu)的變化。調(diào)制激光束和有圖案的彈性體條紋之間的互動(dòng)可以被操縱，以觸發(fā)不同的步態(tài)。

最近幾年，科學(xué)家一直在嘗試設(shè)計(jì)軟體機(jī)器人。他們遇到的最大難題是縮減機(jī)器人的體積，尤其是對(duì)負(fù)責(zé)軟體機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制的部分。軟體機(jī)器人的模型大多來自于像魷魚、海星和蠕蟲等自然界的軟體生物，用3D打印這種最簡(jiǎn)單的方法來制作。與剛性機(jī)器人不同，它們用的主要是柔性的材料，而不是傳統(tǒng)的剛性連接器和外殼，制造起來并不昂貴。

從理論上講，軟體機(jī)器人可以移動(dòng)比自身質(zhì)量大100倍的物體。它的運(yùn)動(dòng)原理和驅(qū)動(dòng)方式也很特殊，不像現(xiàn)有的大多數(shù)機(jī)器人需要使用復(fù)雜的電動(dòng)或氣壓傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)，而是模仿人或者動(dòng)物的肌肉來做動(dòng)作，或者利用溫度、空氣或者光照等方式，使得液晶彈性體發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，進(jìn)行相對(duì)簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)。

軟體微型機(jī)器人可擺放在手指上

類章魚全自動(dòng)軟體機(jī)器人

哈佛類章魚機(jī)器人通過液體化學(xué)反應(yīng)活動(dòng)

美國(guó)哈佛大學(xué)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)最近開發(fā)出一款全自動(dòng)軟體機(jī)器人。它全部使用柔性材料硅橡膠，只有一個(gè)手掌那么大，模樣和行動(dòng)方式酷似章魚，因此名叫Octobot(類章魚，源于章魚“octopus”)。這款機(jī)器人可以用3D打印機(jī)制作。因?yàn)樵靸r(jià)低，一個(gè)還不到3美元，所以研究人員一次性地生產(chǎn)了300臺(tái)。

類章魚軟體機(jī)器人和我們想象的完全不一樣，柔軟像橡皮泥。這點(diǎn)很重要，因?yàn)槿绻麍?jiān)硬的機(jī)器和柔軟的人體相撞，將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果。它們通過液體化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體壓強(qiáng)變化實(shí)現(xiàn)自主運(yùn)動(dòng)，不需要機(jī)械或電力，因此身上沒有電線，也不需要用電池?！笆直邸蹦軌螂S著液體的流動(dòng)而移動(dòng)，做出一系列動(dòng)作。這款機(jī)器人非常靈活，適應(yīng)性很強(qiáng)，可以輕而易舉地穿過縫隙和狹小的空間，適用于救援工作。

5年前，同樣也是這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一款半柔性機(jī)器人，用常規(guī)的泵閥系統(tǒng)和電纜連接器來驅(qū)動(dòng)和連接。

雖然到目前為止該軟體機(jī)器人還很不完善，暫時(shí)只會(huì)在原地?fù)u動(dòng)幾下，連一張桌子也爬不上去，但是仍被其他機(jī)器人專家看好。

作為一種新型柔性機(jī)器人，軟體機(jī)器人能夠彎曲、扭轉(zhuǎn)和抓起比自身重的物體。特別是在低強(qiáng)度擠壓時(shí)，它表現(xiàn)出剛性機(jī)器人一般難以達(dá)到的靈活能力。它具有很多優(yōu)勢(shì)。例如，能夠更好地適應(yīng)各種環(huán)境，受到外界沖擊后也不會(huì)產(chǎn)生大的傷害，計(jì)算能力勝過剛性機(jī)器人，可以用成本低得

多的3D打印等方式來生產(chǎn)。特別值得一提的是，它能夠憑借柔韌性，從事一些剛性機(jī)器人不能做的事情，在空間狹小、異常的環(huán)境里完成較為困難甚至危險(xiǎn)性很大的復(fù)雜任務(wù)。在地震或洪澇災(zāi)害發(fā)生時(shí)，它能鉆進(jìn)人或其他機(jī)器人根本無法抵達(dá)的狹小空間，匍匐前行參與救援行動(dòng)。如果房屋倒塌，機(jī)器人出現(xiàn)意外也不必太在意，因?yàn)樗某杀静皇呛芨摺?/p>

模樣和行動(dòng)方式酷似章魚