為了讓機器人表現(xiàn)的越來越好,機器人專家們正在為其打造靈活的身體。事實上,軟體機器人有很多優(yōu)勢:一方面,軟體機器人能夠在現(xiàn)有合規(guī)條件下更安全的工作,防止造成不必要的傷害;另一方面,機器人也能夠做出更多獨特的運動方式。但對于軟體機器人來說,最大的問題是在供電或移動時,必須做出一些妥協(xié),因為大多數(shù)設備組件并不夠“軟”,比如電池和執(zhí)行器。

但是在過去的一周左右時間,行業(yè)內(nèi)已經(jīng)發(fā)明除了兩種有效提升軟體機器人運動的新方法,一種是利用外部磁場,另一種則是利用電場為撲翼提供能量支持。

浙江大學發(fā)明了軟體機器人能夠由柔軟的撲翼推動,這些撲翼是有彈性電介質(zhì)制成的,當它們被施加電壓時,就會彎曲。介電彈性體的響應非???,而且運動幅度也相對較大,不過它們需要非常高的電壓(大約10千伏特)才能有效運轉(zhuǎn)。一般來說,介電彈性體會被覆蓋在絕緣層中,但是這種機器人可以在水下工作,所以研究人員能夠?qū)⑺薪^緣層都浸沒在水下,依靠水作為電極和電廠。

當然,這個軟體機器人設計還有其他幾個原因值得注意。首先,它幾乎是完全透明的,身體、翅翼、尾巴和彈性體肌肉都是完全透視。所以,當你添加不受限制操作時所需要的電子元件和電池時,運動效果可能會不太盡如人意,但事實上,這個軟體機器人體內(nèi)可以自身包含所有可支持其運動的設備,包括一個450-mAh、3.7伏的電池,能夠確保它以每秒1.1里面的速度在水中游動3小時15分鐘。不僅如此,這個軟體機器人身上甚至還可以搭載一個微型攝像頭,其最高運動速度可以達到每秒6.4厘米,而且能夠在高于冰點低于75攝氏度的水中毫無壓力地暢游。

這個機器人的整體功率消耗,大致和一條虹鱒魚相當,因為一條長約 25 厘米的虹鱒魚如果以每秒10厘米的速度游動,需要消耗0.03瓦特的能量。當然,真正的虹鱒魚游動的速度更快,但對于機器人而言,相對生物學效率顯然要高得多?,F(xiàn)階段,研究人員還不知道這種機器人能夠有哪些具體的實際應用,所以目前它應該還是一種原理性的概念技術(shù),或許在下一代機器人身上能夠看到更多實際應用。

浙江大學的T. Li,G. Li,Y. Liang,T. Cheng,J. Dai,X. Yang,B. Liu,Z. Zeng,Z. Huang,Y. Luo,T. Xie,and W. Yang在Science Advances網(wǎng)站上發(fā)表了文章——“快速移動的軟體電子魚”。

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與此同時,在北卡羅來納州,研究人員也一直在研究更基礎的驅(qū)動技術(shù)來挖掘軟體機器人的潛力——他們已經(jīng)設法將聚合物膜轉(zhuǎn)化成能夠通過磁場遠程致動的肌肉。此外,研究人員還將鐵微粒引入到液體聚合混合物中,然后向磁珠施加磁場,讓這些微粒排成一條水平鏈。當這些液體聚合物變干,并且切成條狀時,整個水平鏈依然能夠持續(xù)存在,此時如果給他們再施加一個磁場,水平鏈即會與之對準,牽引聚合物跟隨它們。

通過改變磁場強度和方向,可以調(diào)整聚合物的結(jié)構(gòu),研究人員也因此可以創(chuàng)造出一套能夠?qū)嶋H應用的軟體執(zhí)行器,比如能夠提起比自身重量重五十倍的懸臂,一種能夠伸長或收縮的折疊式結(jié)構(gòu)(像肌肉工作原理一樣),一個具有蠕動泵功能的、運動壓縮波管。

這些執(zhí)行器看上去似乎價格都比較便宜,而且易于構(gòu)造,但同時他們也有一定的局限性,比如需要對外部力量做出響應才能執(zhí)行運動。但是,它們在體內(nèi)微型機器人上能夠很好地運作,或者能夠在不需要持續(xù)執(zhí)行操作的、可部署的機器人身上得到較好應用。


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