當你聽到“機器人”這個詞時會想到什麼? 大多數人會想像一台依靠電力運行的金屬機器。 雖然為了實現科幻小說中常見的機器人類型正在取得許多進步,但機器人技術的另一個分支可能會讓您感到驚訝。
在過去的幾年裡,人們對軟體機器人的興趣有所增加。 這些類型的機器人可以通過不同的方式實現。 然而,共同的主題是使用彈性材料來製造既安全又能適應各種環境的機器人。
傳統的剛體機器人,例如您可能在半自動化工廠中找到的機器人,通常並不適合某些環境。 這些類型的機器人通常依靠精確的運動和算法來防止碰撞。 當靠近人類使用時,所使用的材料也可能使其變得危險。
全球有許多研究實驗室正在努力創造理想的軟體機器人。
在這篇博文中,我們將看看香港中文大學最近的一項發展——所謂的磁性粘液機器人。 我們還將探討新技術的實際應用及其當前的局限性。
什麼是軟機器人?
軟機器人是機器人的一個子領域,旨在設計和開發由柔順材料組成的機器人。
我們所說的合規是什麼意思? 機械工程中的“順從”一詞是指一種通過彈性變形實現運動的機構。 這與您可能在當前機器人中看到的典型剛體形成對比。
雖然許多剛體機器人戰略性地使用軟部件,但軟體機器人的研究通常以全軟機器為目標。
您可能想知道軟機器人將如何移動。 研究人員必須設計新的方法來控制軟機器人,而無需使用許多剛性機器人中常見的金屬框架。
一些研究人員使用靜電力來改變材料的形狀。 其他軟機器人使用特殊的聚合物,當熱量被引入材料時會改變形狀。 即使經過多次溫度變化,這些材料也會記住它們的原始形狀。
使用磁力驅動
研究人員還研究了製造磁驅動的軟機器人。 香港中文大學的研究人員正在開創 新型軟體機器人 使用磁鐵來控制基於非牛頓流體的“粘液”機器人。
研究人員嘗試使用與之前對磁性軟體機器人的研究不同類型的材料。
先前的研究使用了矽樹脂或鐵磁流體 與他們的局限性。 基於彈性體或矽膠的軟機器人的變形能力有限,而鐵磁流體被認為對於許多用例來說太不穩定了。
香港研究人員創造了一種由聚乙烯醇 (PVA) 和硼砂混合物製成的粘液。 混入流體中的是微小的磁性粒子,研究人員可以利用磁場來操縱流體。
非牛頓流體具有自我修復特性,使機器人能夠與其他單獨的部件連接並組合成一個整體。
應用和限制
機器人在狹窄通道中導航的能力導致了一些可能 醫療保健領域的應用.
例如,史萊姆機器人可以被人類攝入並用於提取有害物體而無需進行手術。
研究人員還在他們的論文中表明,所使用的流體也是導電的。 這意味著磁性粘液可以充當電路開關,並可能充當修復損壞電路的手段。
磁性粘液可以作為運動傳感器,適應彎曲和動態機械環境。
雖然很有希望,但所有這些應用充其量仍是建議,還需要進行更多研究以進一步提高粘液機器人的性能。
研究人員指出,粘液本身是有毒的,目前不適合在人體中使用。 控制粘液的磁性粒子使粘液機器人有毒。 研究人員需要添加一層二氧化矽塗層以使粘液可以安全使用。
結論
軟機器人領域仍然相對較新,但已經顯示出很多希望。 軟體機器人在醫療和外科應用中的潛在用途可能會挽救更多生命。 可穿戴軟機器人的想法可能會幫助殘疾人。
我什至驚訝於美國宇航局的科學家們已經開始 開發 軟體機器人幫助宇航員在軌道上保持安全。
希望在人類對機器越來越信任的世界中,更多的研究將釋放軟體機器人的全部潛力。
您如何看待軟機器人的未來?
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