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下一代机器人,可能是这样软软的【陈荣专栏-146】

2016-11-05 陈荣 科技杂谈

【摘要】今天要介绍的,就是两个软软的软体机器人(别想歪,不是某种娃娃)。




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陈 荣
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提到机器人,你大概能想到的,是一堆机械、钛合金、电子元器件、液压装置、传感器等等,充满科技感和全金属风。


但或许,它们也可以不用这么硬科技,而是和真正的生物一样,软软的。


今天要介绍的,就是这样两个软软的软体机器人(别想歪,不是某种娃娃)。


首先是一个微型软体机器人,按形态,其实应该叫软体机器鱼。



(图1、软体机器赤魟)


原型是赤魟,和鳐鱼类似,是一种软骨鱼,有的地方也叫黄貂鱼或者黄花。


和真赤魟鱼类似,这个微型软体机器鱼也有一个扁平的身体和一条长长的鱼鳍。只不过,身长比真鱼小了很多,只有1.6厘米,重量相应也只有10克。



(图2、和真的赤魟对比下)


和真鱼对比下,图2里面,左手是软体机器鱼及两枚硬币,右手是一条真的赤魟。可以看到,真的很迷你。


为什么做这么迷你呢?


来看看结构就知道了。



(图3、黄金骨架和电路)


电路和中心骨架部分的材质是电中性黄金,电中性好理解,就是不带电,至于黄金?是的,黄金材质。


为什么用黄金,抱歉,团队负责人和自然杂志上的文章都没说明,我也不知道。不过或许你能理解为什么整条机器鱼这么微型了。



(图4、聚合物和肌肉细胞制成的身体)


柔软身躯是由一种柔性聚合物和肌肉细胞制成。什么聚合物也没说,肌肉细胞则是来自小白鼠的心肌细胞,细胞数量大概用了200万个。


是的,它用了200万个小白鼠的心肌细胞,和以往你能看到的硅胶机器人还不太一样。


这些心肌细胞的特点是拥有感光机能,主要部署在外围一圈。它能模仿真赤魟鱼运动原理,也就主要靠这一圈感光细胞了。


当特定的不对称脉冲光源照射机器鱼时,感光心肌细胞会做出相应的反应,类似心肌细胞在生物体内的泵式运动,从而带动整体进行移动,而通过对光源的控制,就能实现机器鱼的左右游动了,速度则靠光源频率来控制。


这可以说是仿生学和组织工程学在机器人上的一种应用,而且用鲜活的生物细胞作为主材质,能效高得多,还不用内部带电池。


当然,毕竟是生物细胞,缺点是不易保存,生命周期过后,它就会自然死掉。所以以后如果要大规模复制或者进步一发展,首先就得解决这个问题。


除了这条软体机器赤魟。哈佛的一个团队也研发了一款软体机器人,这次,是条小章鱼。



(图5、软体机器章鱼)


研发团队称,这是世界上首个自主式软体机器人。粉色部分是嵌入机器章鱼体内的气动网络。蓝色部分是弹性制动臂。


除了这两个部分,肚子里的构件,有一个液体燃料存储室,有一个振荡器和一个反应室。



(图6、会发光哟)


整条章鱼就是靠体内一种过氧化氢水溶液的化学燃料供电,当燃料穿过反应室分解后,会产生增压氧气,然后往气动网络里充气,从而带动整条章鱼运动。


所以这条软体机器章鱼的最大特色,实际上就是把以往机器人内部的大电池,换成了液体燃料,这也是它能够变软的重要原因。


看来电池真的是制约科学突破的最大障碍……



(图7、和SD卡比大小)


目前章鱼体内的燃料只够它运动4-8分钟(视运动强度)。但研发团队说,未来它会随着设计结构及部件制造的改进而提升。


没错,从现在这两款软体机器人的原型来看,确实技术还粗糙了些,但哪一款科技产品不是这样起步的呢?所以,如果给时间让科学家们继续玩下去,应该会离科幻电影里完全柔软的自主式机器人越来越近。


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