由化学反应驱动的仿生章鱼机器人

时间:2016-11-15 21:22:10
频道:信息技术
来源:微科普
作者:晓默/编译

由化学反应驱动的仿生章鱼机器人, 为了改变人与机器的交互模式,科学家们很久之前就致力于制作软体机器人,但结果都不十分理想,因为电池和电路板等电源或控制系统只能采用硬质材料制作。目前,所谓的软体

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为了改变与机器的交互模式,科学家们很久之前就致力于制作软体机器,但结果都不十分理想,因为电池和电路板等电源或控制系统只能采用硬质材料制作。目前,所谓的软体机器要么体内仍然有硬件,要么必须与外部系统相连接。

来自查尔斯河实验室的工程与应用科学教授Robert Wood和来自哈佛大学约翰A保尔森学院的工程与应用科学教授Jennifer A. Lewis主导了一项软体机器研究。据悉,Lewis和Wood还是哈佛大学怀斯生物工程研究所的核心成员。

Wood表示:“们很久之前就把制造真正的软体机器作为目标,但是一直苦于无法找到替代电池、电路板等硬件的软系统。我们通过研究找到了生产简单软体机器关键部件的简便方法,为未来制作复杂软体机器奠定了坚实的基础。”

研究成果的论文发表在《自然》杂志上。

Lewis称:“采用3D打印技术可以快速完成软体机器所需的全部功能部件(如燃料存储装置、供电设备和驱动器等)的生产后,我们采用混合组装模式完成组装。章鱼机器(Octobot)虽然结构简单,但足以展现我们在自动化方面的综合设计和制作理念。”

章鱼很早就成为们制作软体机器的灵感来源。虽然体内没有骨架支撑,这种生物的力量却很大,行动起来也十分灵活。

哈佛大学制作的章鱼机器依靠压缩气体提供动力。机器体内的少量液体燃料(过氧化氢)发生化学反应后释放大量气体,促使机器像气球一样鼓起来。

论文联合作者、来自Wood实验室的博士后Michael Wehner表示:“传统软体机器大都依靠硬件提供动力,而过氧化氢在催化剂(铂)的作用下将液体转化成气体为机器提供动力。”

该研发团队使用微流体逻辑电路控制控制过氧化氢化学反应。这种电路材质柔软,形状与电子振荡器类似,可以控制过氧化氢的分解速度。微流体逻辑电路由论文联合作者、化学家George Whitesides、Woodford L、Ann A. Flowers联合制作。

论文联合作者Ryan Truby表示:“章鱼机器的系统十分简单,我们利用软光刻技术、建模技术和3D打印技术可以快速完成制作。”

下一步,哈佛大学研发团队准备利用这种简单的装配原理制作可以爬行、游泳,能够与周围环境进行交流的复杂章鱼机器

Truby表示:“我们目前的研究证明了这一概念的可操作,希望我们研发软体机器的方法可以给专注于先进制造的机器专家、材料科学家和研究员等带来启发。”

科普评论:如果能向大自然借鉴,又何必费力去想一个全新的机器呢?

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