章鱼机器人是什么,为什么这么柔软?

机器人给人的感觉一直是冰冷无情,坚硬冷酷的。然而超能陆战队火起来以后,里面可爱柔软机器人大白给人带来一种呆萌柔软的感觉,于是科学家开始研究这种柔软灵活的机器人。

近,哈佛大学的研究者们就向大家展示了他们的最新研究成果:一款章鱼形状的完全柔性机器人,昵称ldquo;Octootrdquo;。这款机器人全身都由软软的柔性材料构成,不需要外接动力,自己就能运动起来。

为什么章鱼机器人这么柔软,科学家研究柔软机器人的意义是什么?

章鱼机器人是什么,为什么这么柔软?

传的机器人大多是刚性材料制成的,而现在,科学家们也逐渐开始研发那些身体柔软的机器人了。相那些硬邦邦的同类,柔性机器人有很多自己的优势:如说,它们软软的身体有很大变形空间,这样能够更好地适应各种环境,在受到一定外力冲击时也不会坏掉,而且它们还将可以穿过狭小、不规则的空间,这在医疗、军事以及探测领域都能派上用场。

柔性机器人的设计灵感大多来自自然界的ldquo;柔软rdquo;生物,鱿鱼、章鱼、蠕虫等动物都是科学家们模仿的对象。柔性材料可以实现机器人的伸长、挤压、攀爬等高难度动作。例如,之前有章鱼的柔性机械手臂能够伸长,模仿毛毛虫的柔性机器人则能能跳。

章鱼机器人是什么,为什么这么柔软?

不过,之前的那些柔性机器人作品还有个缺点:这些机器人有着柔软的肢体,但控制系仍然用常规的泵阀系来实现,通过刚性连接来驱使不同类型的运动,并且还得通过电缆连接到机器人,还没有做到完全柔软、灵活。

而这种这次的机器小章鱼Octoot则是正的完全柔软。它不需要刚性材料,也不需要外接电源,具备了柔软,自由,灵活等诸多优点。

章鱼机器人如何动起来,柔软的摇啊摇

章鱼机器人是什么,为什么这么柔软?

Octoot不需要电力,它的运动依一个简单的化学反应:分解。作为ldquo;燃料rdquo;的遇到铂催化剂,分解产生水和氧气。

分解产生的气泡推动了机器章鱼的运动。原视频来自:Harvard University

随着氧气增多,柔性内压强加大,就会打开一些微阀门,关上另一些微阀门,在这个过程中章鱼机器人的四条腕足充满氧气,在这些氧气的驱动下,章鱼的腕足就会变形运动。当微流体系切换时,章鱼的另外四条腕足则会进行同样的变形运动,二者交替,机器人就动起来了。

制作章鱼机器人的优势,成本低廉不高

章鱼机器人是什么,为什么这么柔软?

这只完全柔软的机器章鱼结合了注模、软光刻技术和多材料嵌入3D打印技术制成。先将预制的微流控芯片嵌入到模具中,然后倾倒入硅基材料,接着再采用3D打印技术加入其它部分的结构。管路部分采用特殊的凝胶材料ldquo;墨水rdquo;进行打印,在经过90℃加热固化之后,它们可以自动在小章鱼体内形成开放的管道。催化部分也用加入催化剂的ldquo;墨水rdquo;打印加工而成。

Octoot 的微流控芯片由 3D 打印的微管道构成。当前这个版本还没有开关。研究人员表示,将来可能会为它加上开关,并安装更复杂的和传感器。有了传感器以后,机器人就能感知周围的环境并作出相应的反应。下一步想要实现的是在水中可以游泳,山地可以爬坡的升级版Octoot。

柔性机器章鱼中的控制部件示意图。红色的通路和蓝色的通路分别对应不同的两组柔性腕足(每组四条),通过不同的阀门控制进行动作的切换。图片来自原论文。

研究人员表示,单个Octoot 所用的全部材料加起来还不到三美元,低廉的成本加上卓越的性能,预期未来改进后的柔性机器人将拓展机器人在人类中扮演的角色,改变机器人与人类的互动体验。到时候,当你拥抱这种柔性机器人的时候,说不定也会更有大白的感觉。

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