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机器章鱼问世:自带燃料,能屈能伸,还能变色

编辑:寅木 来源:腾讯科技 2016-08-25 我要评论 浏览量:

腾讯科技讯 通常,人们心目中的机器人都是由金属制造的,但国外一些研究团体已经把注意力转移到了软体机器人的研究上,近期的《自然》杂志介绍了一种可以自行携带燃料供给的软

机器章鱼问世:自带燃料,能屈能伸,还能变色

腾讯科技讯 通常,人们心目中的机器人都是由金属制造的,但国外一些研究团体已经把注意力转移到了软体机器人的研究上,近期的《自然》杂志介绍了一种可以自行携带燃料供给的软体机器人。
 
与金属机器人相比,软体机器人拥有着许多优势,比如可以通过3D打印技术轻松定制形状规格,遇到狭小空间时能够灵活收缩通过等等。
 
迄今为止,尽管研究团体做了很多努力,但最后发现任何一种方法都存在一定的缺陷。比如硬件和电源的控制要被分开,再靠外接线连接到机器人上。其他许多的尝试无不意味着最终的产品是软硬件混合的产物。
 
机器章鱼问世:自带燃料,能屈能伸,还能变色
 
 
在最近的《自然》杂志上,研究人员发布了他们对于软体机器人的最新研究。研究声称他们正在研发一种可以自行携带燃料供给的软体机器人。他们通过一个发生在主板上的化学反应来提供动力。主板会给予一个清晰的指令,接着化学反应的产物将会控制机器人的移动。
 
尽管这项研究成果非常有限,但是那些“创造家们”尽可能地给机器人加上了一些非常炫酷的因素,比如让它的外观看上去更像章鱼。
 
软体3D打印机器人还有着一段历史。早期的版本通常与压缩空气源连接。压缩空气通过管道输入软体机器人体内,这就构成了他们身体的不同部位并且可以自由弯曲。这些机器人在通过狭小的裂缝时,可以挤压压缩自己的身体以通过,展现了巨大的潜力。后来版本的机器人已经可以改变外观的颜色。
 
其他研究员正在想方设法解决如何摆脱机器人对于外部电源的需求。其中有一个解决方案是,通过放弃机器人的一点灵活性,加入一个充满的小丁烷罐,当点燃时,机器人会做出爆炸性的飞跃。机器人中部分刚性的结构也使得研究人员能够将控制器安放在主体中。
 
另有一个新的品种,其发明者称它为“Octobot”,它结合了这两种方法里的一些元素。它将燃料携带在主体中,但是燃料储存在了一个非常灵活的油箱中。燃料在主体中而不是在外部燃烧室中经历化学反应。实际上,燃料并不完全燃烧,它是过氧化氢的一种溶液(一种你可能在药箱里找到的物质)。当它与铂催化剂接触时,这种化学物质生成水并放出氧气。氧气将用来作为动力支持机器人运动,就像是压缩空气运用在早期的机器人身上一样。
 
与此同时,研究人员也必须解决一个问题,即避免燃烧发生。他们放弃了浓度在50%(重量)以上的过氧化氢的使用,原因是浓度高于50%的过氧化氢大大提高了分解所需要的温度,这会导致催化反应室的燃烧。换句话说,高浓度的设置在提供装置充足氧气的同时,也如同把它们放在火中运作一般。
 
为了控制机器人的运动,一系列的阀门决定了燃料将被送到哪儿,不同的反应室将输送氧气到不同的区域。一旦到了那里,气体将会膨胀充满整个腔室,使那个部位弯曲。阀门控制着气体慢慢地排出,被控制的部位也逐渐地恢复到了比较放松的状态。尽管到目前为止,它仅仅只能被控制抬高和放低,但我们仍可想象通过呈现不同的几何形象便可以使Octobot四处移动。
 
这个控制机制其实是一个简单的控制阀门的反馈。当第一组阀门是打开的,它将中断第二组阀门燃料的供应。反馈的反复传导使得燃料能在两个反应室之间充分供应。
 
细节部分诸如反应室的大小以及充气部分的终止必须通过反复的试验。在这里3D打印技术就能派上很大的用场。Octobot的创造者们可以通过测试30余种的整体性能和300种左右的个体迭代方式来优化性能。
 
总的来说,最后的成果是一个非常震撼人的杰作:这个章鱼外形的机器人确实比那些固定着不动和弯曲交替肢体的机器人要更有用一些。这些一般的方法的确取得了一些成效,我更期待看见研究团队将他们所提升的新技术添加到实用中去。
创造一个机器人工具所付出的努力更像是让我们从现在的需求出发去选择结合不同的技术来创造。几年之后,我们看到的机器人是软硬件的混合体,甚至主体中带有不止一个的电源板,这些又有什么不可能呢?(寅木)
 

 

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