在測試過程中,軟機器人達到了每秒70倍于其身長的奔跑速度。結果很驚人,因為即使是獵豹(地球上跑得最快的陸地動物)也只能達到每秒23倍身長的奔跑速度!
據報道,目前,奧地利約翰尼斯·開普勒大學的科學家們最新研發出了一種可以高速奔跑、游泳和跳躍的可控軟體機器人。在測試過程中,機器人已經達到了每秒70倍于其身長的奔跑速度。結果是驚人的,因為即使是獵豹(地球上最快的陸地動物)也只能達到每秒23倍于其身長的速度!
堪比機器人“小獵豹”
雖然它們可能是地球上最快的柔軟機器人,但人們不應該指望它們能達到絕對速度記錄,因為機器人的身體只有毫米大小。軟機器人不同于在工廠、餐館和科學展覽中看到的傳統機器人。前者由聚合物、形狀記憶合金等柔性材料制成(這些合金會隨著溫度的變化而改變形狀)。軟材料將使機器人像活生物體或活組織一樣工作。相比之下,傳統機器人由塑料、鋁和金屬等剛性材料制成。
長期以來,科學家們一直試圖創造出速度足夠快的軟機器人,以便在其他機器無法工作的極端環境中運行。他們可以在醫學領域發揮重要作用。例如,超速機器人可能取代結腸鏡等有創方法,醫生可以使用超速軟機器人檢查任何傳統診斷機器人難以檢查的身體器官(如胃)是否異常。
超速機器人
這種超高速機器人由一種名為galinstan的液態金屬合金制成,這種合金由錫、鎵和銦組成。galinstan通常不用于制作軟機器人,軟機器人一般由硅基彈性材料制成。研究報告的第一作者、約翰尼斯·開普勒大學軟物質物理學家毛郭勇博士說:“這種材料最重要的特點是在室溫下為液體,同時具有高導電性,這將有助于制造柔軟的可變形線圈結構。”
研究人員使用液態金屬3D打印技術來制造galinstan線圈。這些3D打印線圈嵌入彈性外殼中,它們的形狀由驅動器控制。這產生了一個線圈狀的軟電磁機器人(SEMR),可以提供快速驅動和推進。根據機器人移動的基礎,研究人員配備了L形或之字形的“腳”。
軟件電磁機器人由鋰聚合物電池供電,其超快速運動由電磁執行器(將電能轉化為機械能的部件)驅動。執行器是磁響應元件,所以快速移動的機器人可以很容易地被靜態磁場控制。在測試過程中,這種繩系機器人在平面上以每秒35倍身長的速度移動,在三維折疊物體表面上以每秒70倍身長的速度移動。此外,在水下測試中,它們的游泳速度是每秒體長的4.8倍。毛指出,我們認為這是機器人領域中一項很有前途的新技術,在未來有很大的潛力。我們找不到任何類似的技術。使用一種柔軟的功能材料,我們可以以非常高的速度完成許多任務。
高速機器人的未來
同時,研究人員還對無扣軟機器人的原型進行了速度測試。結果表明,它們的游泳速度為每秒1.8倍體長,在陸地上的最大移動速度為每秒2.1倍體長。目前,他們計劃進一步提高無扣機器人的工作效率和性能。
毛和他的同事們表示,利用液態3D打印技術開發更多毫米級軟件電磁機器人,將有助于未來制造更大的超速軟機器人。
近年來,科學家們致力于軟機器人的研究和開發,出現了許多類型的軟機器人。一些柔軟的機器人可以幫助我們從海洋中清除塑料垃圾,而另一些則允許我們研究和分析月球和火星表面的高溫沙漠。對于所有的軟機器人來說,速度是一個很大的限制因素,而超速軟件電磁機器人技術可能會突破這個瓶頸。
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