3D打印+软体机器人=《Science》?是调侃还是事实请看这些

近期机器人学术界流传着一个公式3D打印+软体机器人=《Science》,只要你用3D打印研发出一个软体机器人,那么基本上就离国际顶级期刊《Science》只有一步一摇了!小编我不知道这个公式对不对,但说实话最近软体机器人确实相当火,火到一提它大家便觉得是一个高大上的存在。

提到软体机器人,大家印象最深的可能就是下面这款软体机器人抓手了,北京航空航天大学的专利,已经应用于产业化,可以抓螃蟹、抓水果、抓方便面……等各种脆弱的奇形怪状的东西。

但你以为单凭这一点软体机器人就能上《Science》吗?显然不是!软体机器人之所以那么火,肯定是因为它的奇妙之处不是一句两句便能说清楚的,它的灵感来自世界上很多的神奇生物,然后实现着各种传统机器人无法实现的神奇功能。

四两拨千斤的神奇力量

6只火柴盒大小的微型机器人合力拖动一辆1.8吨汽车。这不是科幻电影,而是美国斯坦福大学模仿壁虎脚掌研制出的机器人Micro Tug。壁虎可以飞檐走壁,完全是靠它脚掌上的绒毛,那些微小的绒毛尺寸上可以达到纳米级,每平方厘米的数量达到上万根,他们靠范德华力让壁虎在理论上可以承受两个成年人的重量。

所以,斯坦福大学仿制出了类似壁虎脚掌的粘合胶带,赐予了微型机器人不可思议的力量。小MicroTugs先自行向前行走,当把缆绳拉直的时候,最下面的粘合剂就会黏住地面,靠着电机的动力,利用绞盘和轴,把缆绳一点点收缩,缆绳收缩的过程中,它所拖的重物便会向前移动,它可以拉动超过自身2000倍重量的物体。而靠着团队协作,六只同样的MicroTugs机器人,便可以循序渐进的拉动一辆轿车了。

除了会爬,我还会蠕动

蚯蚓也很神奇,没有脚便能在地上地下任意穿梭,就算碰到比它身体直径小很多的孔也能轻松通过。如果蚯蚓可以这样做,那软体机器人为什么不行呢?所以美国麻省理工学院利用形状记忆合金弹簧研发出了蠕虫机器人Meshworm。

Meshworm机器人

Meshworm的主体为一个聚合管,周围环绕网格状金属线形成人造肌肉,通过模仿蚯蚓环肌纤维制造5个不同运动环节。当电流通过部分金属线时,金属线收缩挤压聚合管移动。研究人员还创建了相关算法,向机器人的5个分节依次发送收缩波,挤压管子向前移动。机器人的身体柔软性允许它承受锤子打击而不受任何损害。

CMMWorm机器人

同样模仿蚯蚓的还有凯斯西储大学的CMMWorm机器人。它是由人工神经元控制器和一系列神经元组组成的模块化蠕虫机器人。几十个3D打印的节点通过尼龙的方式相互连接,致动器也在其中。机器人的每一段都可以独立控制,直径的收缩率可以达到自身直径的52%,所以它可以如履平地一般在管道中游走。

毛毛虫也有春天

花丛里的毛毛虫是很多女生恐怖的源泉。通身长满奇奇怪怪的毛刺让人怀疑是不是有毒,虽然没有脚但爬的也挺快伸伸缩缩的就走了老远,最关键的有的毛毛虫它还会跳一转眼看不见它就消失了。但在我们看来很恐怖的事情在科学家眼里都是宝,美国塔夫茨大学的研究人员就以毛毛虫的“弹道滚”研究出了一款类似于毛毛虫的仿生机器人GoQBot。

虽然在小小空间里蠕动是一个不错的行进方式,但蠕动的速度还是相对慢了些,GoQBot就是希望无肢爬行机器人可以通过滚动弹射的方式更快速有效地部署到目标地点附近,而后再通过爬行的方式接近预定目标。

植物也可以仿生,只是画风怪异

很多机器人科学家更愿意模仿大自然的动物,因为他们可运动功能强。但也有一批科学家对植物的自生长功能念念不忘。几个月前斯坦福大学便研发出可以像藤蔓一样生长的软体机器人,并顺利登上了《science Robotics》的封面。

说起来很简单,靠吹气让类似于“塑料”的东西膨胀生长,靠附着在“塑料管”边缘类似的“导丝”的东西控制它的生长方向。但就是这个看似简单的装置,可以通过狭小的缝隙到达很多机器人去不了的地方,可以不惧锋利物体的割划,还可以任意到达自己想去的地方。

但说到会生长的机器人,这还不算鼻祖,几年前意大利的一个技术团队便研制出了一个模仿植物根部的机器人Plantoid,它不仅会生长,还会像活的植物那样回应环境的刺激。只不过这个机器人画风似乎更加怪异。

Plantoid机器人

探寻植物根系的工作原理,还研制能监测土壤污染、探索矿物质和寻找水分的传感部件。Plantoid的中央主干里有装着液体塑料的“池”,那种塑料在紫外线作用下会固化。主干上接出圆柱形的支根,液体塑料从这里流到支根的顶端。机器人根的生长方向由一种称为“电流变流体”的材料控制,它也存储在支根顶端的锥体中。当电流施加到这种液体上,它会变得粘稠些。

还有很多,只有你想不到没有它做不到

怪不得软体机器人这么火,它几乎颠覆了我们传统意义上对于机器人的理解,而且在未来功能强大到无法想象。在软体机器人的大军中还有万能的沙包机器人,这个原理我们大家都知道,但像芝加哥大学、康奈尔大学和iRobot公司这样合力研发出来,还是很让人惊喜的。

它可以抓任何物体,所以叫万能钳

还有气动、3D打印和软体机器人结合的,美国哈佛大学研发出的Multigait soft robot,它也可以通过更加狭小的空间。

还有模仿折纸艺术的美国哈佛大学的另一款机器人,折纸机器人。像小小的变形金刚,更加适应环境的需求。

还有去年火爆朋友圈的萌萌的小章鱼机器人。

这款机器人之所以那样火,是因为它不同于其他的软体机器人。科学家们为只小小的章鱼装上了柔软的驱动,内部的柔性微流道芯片让这只机器人的“电路板”也变得很柔软。关于未来,科学家们还会为软体机器人装上感知系统,智能系统。那样它就会更加像我们自然界的生物,变得聪明可爱。更重要的是完成现在很多机器人完成不了的复杂任务。

所以不管能不能登上《Science》,软体机器人的广阔前景还是有目共睹的,还是期待更多有意思的软体机器人出现的大家的视野面前,造福人类。

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