仿毛蟲機(jī)器人

嚴(yán)毅梅

傳統(tǒng)的機(jī)器人通常是由剛性部件組成，雖然這些堅硬的部件也可以讓它們能夠以蠕動的方式通過障礙物，但是，它們也容易在碰撞、摩擦、扭曲和降落時受損。于是，研究人員想使用軟材料來解決這個問題，并從動物身上尋找到了新的靈感。

研究人員推測，毛蟲只有少量的神經(jīng)元，其中感覺神經(jīng)元分散在軟組織中向肌肉群傳輸信息，幫助毛蟲不斷調(diào)整動作，安全通過障礙物。研究人員開發(fā)了一種類似于毛蟲的軟體機(jī)器人。他們把傳感器連接到機(jī)器人上，使機(jī)器人有了柔軟的身體，可以變形。當(dāng)它在不同的環(huán)境中運(yùn)動時，有關(guān)道路的數(shù)據(jù)就會被輸入到控制機(jī)器人的計算機(jī)中，計算機(jī)據(jù)此指導(dǎo)機(jī)器人移動爬行。

研究人員相信，機(jī)器人身體的柔軟度是至關(guān)重要的。越來越多的研究人員熱衷開發(fā)柔軟的機(jī)器人，材料多為彈性塑料和橡膠。這些軟體機(jī)器人能抵抗許多種破壞，并能夠克服阻礙硬體機(jī)器人行進(jìn)的障礙。但是，這種柔軟性也讓它們行動緩慢、無力和笨拙。現(xiàn)在，科學(xué)家已經(jīng)創(chuàng)造了由硬軟兩種部件結(jié)合在一起的機(jī)器人，這種靈感來自于章魚。 章魚有一個非常柔軟的身體，也有一張堅硬的嘴，它的身體從柔軟到堅硬不是突然轉(zhuǎn)變的，而是逐步地從軟到硬，或從硬到軟。因此，機(jī)器人專家創(chuàng)造了一種混合型機(jī)器人，它外表柔軟，但擁有堅硬的內(nèi)部，包括發(fā)電機(jī)、泵、電池和傳感器。

研究人員利用3D打印技術(shù)，通過對橡膠、塑料等材料分層，就像普通的打印機(jī)利用墨水打印一樣創(chuàng)造了新的機(jī)器人。該機(jī)器人重965克，有一個柔軟的3條腿的身體，其中容納關(guān)鍵部件，如一個電池、空氣壓縮機(jī)和燃燒室等。機(jī)器人的核心由2個半球組成，下半球本質(zhì)上是一個柔軟的腹部，而上半球由不同層次的9種材料構(gòu)成，其中最堅硬的部分比最柔軟的部分硬幾千倍。燃燒室為機(jī)器人提供動力。移動時，機(jī)器人的腿膨脹使它的身體向它想要去的方向傾斜，然后點(diǎn)燃燃燒室內(nèi)的混合氣體，迫使其肚子向外彎曲，將機(jī)器人彈射到空中。它能夠連續(xù)完成超過30跳，是一個功能強(qiáng)大的跳躍者。混合動力機(jī)器人比完全柔軟的機(jī)器人著陸更加穩(wěn)健。它能大大減少沖擊力對自己的影響。雖然這種混合型機(jī)器人跳的高度只有常規(guī)機(jī)器人的四分之一，但它可以軟著陸。在一次試驗中，堅硬的機(jī)器人只跳了5次，著陸后就粉碎了。與此相反，混合型機(jī)器人跳了35次才粉碎。

混合材料還給了這款機(jī)器人更好的防爆炸能力。遇到爆炸物時，它就跳起來，這比完全硬或完全軟的機(jī)器人都好。它們可以到月球、火星或其他行星上去執(zhí)行任務(wù)。這樣的跳躍機(jī)器人能夠經(jīng)受摔打等意外情況，它可以很快適應(yīng)這樣的環(huán)境。此外，它擁有更實(shí)際的用處，如在倒塌的建筑物中執(zhí)行搜索和救援任務(wù)，它可以去不適于輪式機(jī)器人去的地方。科學(xué)家相信，軟材料和硬質(zhì)材料融為一體的新一代機(jī)器人，更敏捷、更健壯，適應(yīng)性更好。