上周,媒體報道過(guò)一款章魚(yú)機器人,它獨特的外表為很多人留下了深刻的印象,并為軟體機器人的研究指明了道路。而隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步,軟體機器人研究進(jìn)入了更加微型的領(lǐng)域----毛毛蟲(chóng)機器人。
科學(xué)家們對毛毛蟲(chóng)機器人的研究已經(jīng)有一段時(shí)間了,其特殊的形狀讓它具有超人般速度及柔韌性,能夠在非常艱險的空間內蠕動(dòng),并可以非常迅速地改變前進(jìn)方向,能夠用來(lái)進(jìn)行營(yíng)救以及內部采集工作,為人類(lèi)創(chuàng )造便利。
而近日,波蘭華沙大學(xué)物理學(xué)院研究團隊運用液晶彈性體科技(該技術(shù)最初由佛羅倫薩LENS研究所研發(fā)),打造了一款15毫米長(cháng)的仿生微型軟體機器人,它能夠模仿毛毛蟲(chóng)的步態(tài)。值得一提的是,這款機器人能從綠色光線(xiàn)中吸收能量,并由激光射線(xiàn)控制。除了在平面上爬行,它還能爬過(guò)小坡、擠過(guò)縫隙,還能運輸東西。
在過(guò)去的幾十年中,科學(xué)家和工程師一直在努力打造能夠模仿自然界生物的機器人。不過(guò),這些機器人大多擁有堅硬的骨骼和關(guān)節,由電力或是氣壓傳動(dòng)裝置驅動(dòng)。然而,自然界中很多生物都是軟體生物(比如蚯蚓、蝸牛、昆蟲(chóng)幼蟲(chóng)等等),它們能夠自如運用不同的策略,在復雜的環(huán)境中生存。迄今為止,軟體機器人的研究仍然面臨諸多限制,打造出來(lái)的機器人大多體積也較為龐大(通常為幾十厘米),這主要由于能量管理和遠程控制方面遇到的困難。
液晶彈性體(LCE)是一種智能材料,它能夠在可見(jiàn)光的照射之下改變形狀。在結合了最新研發(fā)的技術(shù)之后,它能通過(guò)預先設定的驅動(dòng)性能,將這些柔性物質(zhì)變成任意一種三維形狀。這種由光線(xiàn)驅動(dòng)的變形將能使單片LCE結構在無(wú)需許多離散致動(dòng)器的情況下,進(jìn)行復雜的動(dòng)作操作。
現在,華沙大學(xué)研究人員與意大利LESN研究所和英國劍橋大學(xué)的研究人員合作,共同開(kāi)發(fā)出一種軟體毛毛蟲(chóng)機器人,它使用光力學(xué)液晶彈性體單塊集成電路設計。機器人的身體由光敏感的彈性體條紋構成。通過(guò)控制變形模式,機器人能夠模仿不同動(dòng)物的步態(tài)。同時(shí),它還能夠爬過(guò)小坡、擠過(guò)縫隙、推動(dòng)重量為其身體10倍的物體,這表明它能夠在具有挑戰性的環(huán)境中完成任務(wù),還能為未來(lái)的潛在應用指明方向。
華沙大學(xué)物理光子納米結構系教授、該項目負責人Piotr Wasylczyk表示:設計軟體機器人需要全新的力學(xué)模式、能量供應和控制系統。自然是指導我們的力量。一開(kāi)始,我們就從自然中學(xué)習,根據自然進(jìn)化方式改變我們的設計方法。
研究人員希望這種新型材料、制作技術(shù)和設計策略可以打開(kāi)微型軟體機器人的新大門(mén),讓更多科學(xué)家創(chuàng )造更多微型和毫米級的機器人,并讓這些機器人擁有更多的技能,比如游泳(表面或水下),甚至飛行。