哈佛科学家3D打印出世界首个全软机器人

发表于 2016-8-26 10:24:00 显示全部楼层 0 9149

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哈佛科学家3D打印出世界首个全软机器人

哈佛科学家3D打印出世界首个全软机器人

近日,在哈佛大学,由一群来自3D打印、机械工程、微流体控制等领域的科学家们组成的研究团队向外界展示了世界上第一台自主、无约束的完全软机器人。这个小小的3D打印机器人——绰号为Octobot——有可能为新一代的全软、自主机器人铺平道路。
在从下面的视频可以看到Octobot的活动情况。据科学家们称,这个软机器人是完全自主的,它是研究人员结合了嵌入式3D打印技术、注塑成型和软光刻技术制造出来的。

据天工社了解,软机器人是机器人领域的前沿地带,它有望彻底改变人类与机器的互动。不过这一次研究人员要做的是一个里里外外全软的机器人。而之前,机器人的电动动力系统和控制系统——如电池和电路板——一直没有办法用软性材料来完成。要知道迄今为止,现在的软机器人要么被绑在其它系统上,要么不得不靠硬部件来支撑。

哈佛科学家3D打印出世界首个全软机器人

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哈佛大学Wyss生物工程研究所核心成员Robert Wood博士和Jennifer Lewis博士领导了这项研究。他们也分别是哈佛John A. Paulson工程与应用科学院的Hansj?rg Wys生物工程教授和Charles River工程与应用科学教授。这项研究成果被发表在了近期的《Nature》杂志上。
“创造一个全软的机器人一直是软机器人研究领域的一个长期愿景,但是在此之前,人们一直不得不努力尝试用类似软系统取代刚性部件,如电池和电子控制等,然后放到一起。”Wood说:“这项研究显示我们可以很容易地制造出一个简单的全软机器人的关键部件,从而为更复杂的设计奠定基础。”

哈佛科学家3D打印出世界首个全软机器人

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“通过混合组装方法,我们能在软机器人体内以快速的方式3D打印出每个所需的功能部件,包括燃料存储、电源和驱动等。”Lewis说:“Octobot只是一个简单的例子,旨在展示我们对于嵌入式自主功能性的集成设计和增材制造能力。”
从图片上看,软机器人Octobot很像一只章鱼,事实上,章鱼也确实是在软机器人科学家们一直的灵感源泉。这种有趣的生物尽管没有骨架,但是可以展示出令人难以置信的力量和敏捷性。
据天工社了解,Octobot是气动式的,即它的运动要依靠气体的压力,而非电力。该机器人体内的一个反应装置会将极少量的液体燃料(过氧化氢)转化为大量的气体,这些气体会注入Octobot的武器,使它们像气球一样膨胀。

哈佛科学家3D打印出世界首个全软机器人

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全软机器人Octobot不靠电力做动力来源,它实际上依靠包含化学反应的微流控通道自动完成它的动作。

“以前软体机器人的动力来源总是依赖某种类型的刚性构件。”该研究的共同第一作者Michael Wehner说:“关于过氧化氢最美妙的是,通过这种化学物质与催化剂(铂)的简单反应,使我们能够取代刚性动力来源。”
而为了控制反应过程,这个研究团队使用了一种微流控逻辑电路。这个电路实际上是一个简单的电子振荡器的软性类似物,它可以控制过氧化氢向Octobot分解气体的过程。
“整个系统制造起来很简单,它结合了三种制造方法——软光刻、注塑成型和3D打印。使用这些技术,我们可以快速制造这些设备。”该项目的另一名研究人员Ryan Truby说。

哈佛科学家3D打印出世界首个全软机器人

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制造技术的简单性为更复杂的设计铺平了道路。接下来,哈佛研究团队希望能设计出可以爬行、游泳和与环境互动的Octobot。
“这项研究只是一个概念验证。”Truby说。“我们希望自己的这些用于创建软机器人的方法能够对那些机器人学家、材料科学家和专注于先进制造的研究人员有所启发。”
(编译自哈佛大学)来源:天工社
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