当你听到“机器人”这个词时会想到什么? 大多数人会想象一台依靠电力运行的金属机器。 虽然在实现科幻小说中常见的机器人类型方面取得了许多进步,但机器人技术的另一个分支可能会让您感到惊讶。
在过去的几年里,人们对软体机器人的兴趣有所增加。 这些类型的机器人可以通过不同的方式实现。 然而,共同的主题是使用弹性材料来制造既安全又能适应各种环境的机器人。
传统的刚体机器人,例如您可能在半自动化工厂中找到的机器人,通常并不适合某些环境。 这些类型的机器人通常依靠精确的运动和算法来防止碰撞。 当靠近人类使用时,所使用的材料也可能使其变得危险。
全球有许多研究实验室正在努力创造理想的软体机器人。
在这篇博文中,我们将看看香港中文大学最近的一项发展——所谓的磁性粘液机器人。 我们还将探讨新技术的实际应用及其当前的局限性。
什么是软机器人?
软机器人是机器人的一个子领域,旨在设计和开发由柔顺材料组成的机器人。
我们所说的合规是什么意思? 机械工程中的“顺从”一词是指一种通过弹性变形实现运动的机构。 这与您可能在当前机器人中看到的典型刚体形成对比。
虽然许多刚体机器人战略性地使用软部件,但软体机器人的研究通常以全软机器为目标。
您可能想知道软机器人将如何移动。 研究人员必须设计新的方法来控制软机器人,而无需使用许多刚性机器人中常见的金属框架。
一些研究人员使用静电力来改变材料的形状。 其他软机器人使用特殊的聚合物,当热量被引入材料时会改变形状。 即使经过多次温度变化,这些材料也会记住它们的原始形状。
使用磁力驱动
研究人员还研究了制造磁驱动的软机器人。 香港中文大学的研究人员正在开创 新型软体机器人 使用磁铁来控制基于非牛顿流体的“粘液”机器人。
研究人员尝试使用与之前对磁性软体机器人的研究不同类型的材料。
先前的研究使用了硅树脂或铁磁流体 与他们的局限性。 基于弹性体或硅胶的软机器人的变形能力有限,而铁磁流体被认为对于许多用例来说太不稳定了。
香港研究人员创造了一种由聚乙烯醇 (PVA) 和硼砂混合物制成的粘液。 混入流体中的是微小的磁性粒子,研究人员可以利用磁场来操纵流体。
非牛顿流体具有自我修复特性,使机器人能够与其他单独的部件连接并组合成一个整体。
应用和限制
机器人在狭窄通道中导航的能力导致了一些可能 医疗保健领域的应用.
例如,史莱姆机器人可以被人类摄入并用于提取有害物体而无需进行手术。
研究人员还在他们的论文中表明,所使用的流体也是导电的。 这意味着磁性粘液可以充当电路开关,并可能充当修复损坏电路的手段。
磁性粘液可以作为运动传感器,适应弯曲和动态机械环境。
尽管很有希望,但所有这些应用充其量仍是建议,还需要进行更多研究以进一步提高粘液机器人的性能。
研究人员指出,粘液本身是有毒的,目前不适合在人体中使用。 控制粘液的磁性粒子使粘液机器人有毒。 研究人员需要添加一层二氧化硅涂层以使粘液可以安全使用。
结论
软机器人领域仍然相对较新,但已经显示出很多希望。 软体机器人在医疗和外科应用中的潜在用途可能会挽救更多生命。 可穿戴软机器人的想法可能会帮助残疾人。
我什至惊讶于美国宇航局的科学家们已经开始 开发 软体机器人帮助宇航员在轨道上保持安全。
希望在人类对机器越来越信任的世界中,更多的研究将释放软体机器人的全部潜力。
您如何看待软机器人的未来?
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