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    由一种“液态金属”制成的微型机器人,跑得比猎豹还快

    时间:2022-09-19 09:12:57  编辑:敖包信息网  来源:敖包网  浏览:18021次   【】【】【网站投稿

      大多数软机器人速度都很慢,但这些机器人感觉需要速度。   约翰内斯·开普勒大学(JKU)的科学家们已经创造出能够高速奔跑、游泳和跳跃的可操控软机器人。在测试过程中,机器人达到了70BL/s(体长/秒)的速度。这些结果是惊人的,因为即使是猎豹(地球上最快的陆地动物)也只能跑到23BL/s。但不要期望绝对速度记录,因为机器人的身体只有毫米大小——尽管如此,这个微小的机器可能是这个星球上速度最快的软机器人。

      软机器人不同于你在工厂、餐馆和科学展览中看到的传统机器人。它们是由聚合物和形状记忆合金(这些合金会随着温度的变化而改变形状)等柔性材料制成的。柔软的材料使机器人的功能类似于生物体(或活组织)。相比之下,传统机器人是由塑料、铝和金属等刚性材料制成的。   长期以来,科学家们一直试图创造出速度足够快的软机器人,以便在其他机器无法工作的极端环境中工作。这样的机器人可以在医疗领域发挥重要作用。例如,超快机器人可能会取代结肠镜检查等侵入性方法。医生可以使用快速的软机器人来检查身体器官(如胃)中的任何异常,而这些异常是传统诊断机器人难以检查的。   制造超高速机器人   这种超快机器人是用一种叫做“镓铟锡合金(Galinstan)”的液态金属合金制成的。它由锡(Sn),镓(Ga)和铟(In)组成。通常用于创建软体机器人的材料大多是有机硅弹性体,而不是镓铟锡合金。当被问及这背后的原因时,该研究的第一作者、JKU的软物质物理学家茅国勇(音译)博士表示:“这种材料最重要的特性是,它在室温下是液体状的,同时也具有高导电性,这使它有助于制造柔软和可变形的线圈。”   研究人员采用液态金属3D打印技术来形成Galinstan线圈。然后将这些3D打印的线圈嵌入弹性外壳中,这些弹性外壳将它们与控制其状态的致动器保持在一起。这产生了一个能够提供快速驱动和推进的线圈形软电磁机器人(SEMR)。研究人员还进一步为机器人配备了L形或锯齿形的脚,这是基于它们将移动的基板。   SEMR由锂聚合物电池提供动力,其超快的运动由电磁执行器(将电能转化为机械能的组件)驱动。执行器是磁响应元件,因此,快速移动的机器人可以很容易地使用静态磁场控制。在测试期间,被系留的软机器人可以在平面上以35BL/s的速度移动,在折叠的3D表面上以70BL/s的速度移动。此外,在水中测试时,它们以4.8BL/s的速度游动。茅国勇博士表示:“我们认为这是机器人领域的一项新技术,前景广阔,未来潜力巨大。我们找不到任何类似的技术,利用柔软的功能材料,能够以如此高的速度完成如此多的任务。”   超快软机器人的未来   研究人员还对无系留的软机器人原型进行了速度测试,实现了1.8BL/s的游泳速度和2.1BL/s的最大奔跑速度。研究人员现在正计划提高无系留机器人的效率和性能。   软机器人的种类繁多,一些可以帮助我们从海洋中清除塑料垃圾,另一些可以让我们研究月球和火星的炎热沙漠。对于所有这些软机器来说,速度是一个很大的限制因素。超快SEMRs背后的技术有可能解决这一限制。


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