)选自 Nature
作者： Helen Shen
机器之心编译
参与：吴攀
一个不到 2 厘米高的形状近似章鱼的机器正在软体机器人领域兴风作浪。Nature 今日刊文介绍了这世界上第一个可以自给自足的、完全由柔软和弹性的部件做成的机器人。
近些年来，人们对软体机器人（soft robot）的研究兴趣已经起飞，工程们正在研发和刚硬的终结者机器人不一样的智能机器——能够挤进狭小的空间、给它们周围的环境制作模具、或安全地处理精细的物体。但开发一些组件的软体版本对研究者来说是有很大的挑战的。」大脑、电子件、电池——这些组件全都很硬。」在剑桥的麻省理工学院的机器人学家 Daniela Rus 说，「这项成果是全新的而且真的很激动人心。」
这个章鱼机器人（octobot，或称八爪机器人 ）由硅橡胶制成。它的「大脑」是一种柔性微流体电路（flexible microfluidic circuit），该电路可以使用由压强激活的阀门和开关引导液体燃料通过通道。「这是和一般的电子电路的类比，」马萨诸塞州剑桥市的哈佛大学的工程师、该研究的领导者之一 Robert Wood 说，「我们不是在电路中传递电子，我们传递的是液体和气体。」
该机器人大脑中的阀门和开关延伸到了该机器人的机器臂中，这些机器臂分成交替运动的两组，每一组包含四个臂。这些储液槽（reservoirs）会像气球一样扩大，然后推动燃料通过微流体电路。随着燃料通过该电路，压力的改变会让一些控制点（control point）关闭，让另一些控制点开启，从而限制了液体同时只能在系统的一半中流动。在消耗燃料的那一半，其内部压强会降低，让燃料可以进入到另一半——这又会关断前述的一半，然后如此往复。
打造更好的机器人
这个机器人的大脑和肢体通过嵌入在其身体中的 3D 打印的通道进行通信。为了创造这个身体，研究者将有机硅聚合物倒入到了一个章鱼形状的模具中。然后他们使用一个 3D 打印机向其中注入可以在周围的聚合物中维持自己的形状和位置的特殊墨水。然后这些科学家对这个结构进行了加热处理，让其中的墨水蒸发了出去——留下了一个在该章鱼机器人的肢体和大脑中延展开并使其互相连接的中空网络。
许多软体机器人都会携带压缩空气罐来提供动力，但这会限制它们的运动范围。Wood 及其同事采用了一种不同的方法——使用化学反应来驱动自己的章鱼机器人。
他们的燃料是 50% 浓度的过氧化氢溶液。当这种溶液接触到植入到该机器人内部网络中两个分段中的铂时，它会被催化快速分解成体积更大的水和氧气。每一段中压强突然增大的气体会让对应的一组臂膨胀舒展，而这些气体最终会通过排气孔排出。
「这种微流体（microfluidics）和化学反应的组合真是非常有趣，」意大利比萨的圣安娜高等研究学院的机器人学家 Cecilia Laschi 说，「这种看待软体机器人的方式是完全新颖和不同的。」
该章鱼机器人目前可以使用 1 毫升燃料运行多达 8 分钟。它并不是为执行任何特定的任务而设计的，也不会模拟真实章鱼的运动。Wood 说，它只是对这一技术的展示。他还认为：未来，更精细复杂的微流体电路可以让该机器人运动更持久，而且当与合适的肢体设计搭配时还能实现更为复杂的运动。
「现在需要解决的是如何对这种机器人进行再变成以便其执行不同的行动和响应环境变化，而不仅仅是执行预编程序列。」纽约伊萨卡康奈尔大学的材料工程师 Robert Shepherd 说。Shepherd 尤其关注改进过的微流体电路是否能与柔性传感器结合，以打造出更加智能、更能适应变化环境的软体机器人。
©本文由机器之心编译，机器之心系今日头条签约作者，本文首发于头条号，转载请联系本公众号获得授权。
?------------------------------------------------
加入机器之心（全职记者/实习生）：hr@almosthuman.cn
投稿或寻求报道：editor@almosthuman.cn
广告&商务合作：bd@almosthuman.cn
我来说两句排行榜