当前位置: 首页 > 科技观察

美媒:软体机器人为何令科学家着迷?

时间:2023-03-23 11:38:48 科技观察

美国《财富》杂志网站1月1日刊登了一篇报道,标题为《为什么“软体机器人”让NASA、医生和技术专家如此兴奋?》。全文摘录如下:“软体机器人”的魅力在于其灵活性和多功能性。在NASA科学家的设想中,他们总有一天会飞越火星表面。其他科学家想象他们将穿越人体最隐秘的部位。佐治亚理工学院工程学助理教授EllenMajumdar说,另一种可能性是它们可用于清理遭受地震或火灾袭击的建筑物的碎片。它们可以用于翻修手术吗?当然。作为外骨骼帮助患者从受伤或中风中恢复?为什么不?弯曲它们,塑造它们,使它们成为您想要的任何形状。软体机器人由最具伸缩性的材料制成,包括纳米材料,能够模拟人体肌肉功能等生物功能。可以说,这些机器人几乎是被纳米材料赋予了生命。问题在于,到目前为止,研究人员只触及了软体机器人研究的皮毛。预计到2024年,其市场规模将达到21.6亿美元。相比之下,金属机器人的市场规模要小得多。虽然它们在制造时考虑到了速度和精度,因此非常适合在装配线上工作,但它们并不是那么通用。软机器人也可用于工业环境——尤其是与人类一起工作的协作机器人(也称为“协作机器人”)——但它们不仅限于工业环境。顺应自然正如已故杜克大学生物力学家史蒂文·沃格尔所写,软体机器人更符合自然规律。人类通常使用金属或木材等硬质材料,而大自然更喜欢肌肉和软骨等柔软但具有延展性的材料。他将门铰链与另一种铰链——家养宠物的耳朵——作为例子进行了比较。然而,人类已经开始明白这一点。例如,我们越来越多地使用液态金属进行3D打印。这种材料听起来像是科幻电影中的场景,可用于制造适合不规则几何形状(包括人体)的可拉伸电子产品和可穿戴设备。液体硅橡胶是另一个典型的例子,这种材料长期以来一直令软体机器人研究界兴奋不已。2016年,哈佛大学的科学家们利用这种材料研制出了史上第一款软体自主机器人“Octobot”。受到章鱼的启发,科学家们开发出了可伸缩的机器人,它们可以以电影《终结者》或《星球大战》中的刚性金属机器人无法做到的方式绕过障碍物。该项目的研究者、哈佛大学科学家迈克尔·韦纳告诉美国有趣的科学网站记者:“这类机器人一个非常有趣的潜在用途是执行搜救等高风险任务。”令人惊讶的是,“Octobot”机器人的制作成本比一杯拿铁还低。而且,加满油只需5美分。可以想象,未来将有数十万廉价的软体机器人被派往现场进行调查。他们会克服障碍,穿过狭小空间协助救援。有前途的生物医学工程师GiadaGerboni在2018年技术、娱乐和设计大会上的演讲中说:“开发软体机器人的主要目标不是创造超精密机器,因为我们已经拥有它们,而是让它们成为机器人可以面对现实世界中的意外情况。”例如,美国宇航局的科学家们正在研发机器人,他们希望机器人不仅可以在火星等一些遥远的天体上移动,还可以形成临时庇护所并执行各种任务。Gerboni还谈到使用软机器人开发手术器械,特别是内窥镜,所以与传统仪器相比,它们可以更轻松地在人体结构周围导航。同样,碳基钛聚合物可以与合成聚合物结合,创造出超薄的人造肌肉。这项技术在飞舞的蝴蝶、飘动的树叶、盛开的花朵和更多由韩国科学技术研究院生产。不过,软体机器人并非没有缺陷。具体来说,科学家们发现流体致动器——赋予机器人“生命”的装置——启动缓慢的原因是因为它需要大量的流体来驱动,或者它内部的各种结构(例如管道和阀门)。)sl降低流体流动。哈佛大学的研究人员正在开发一种基于弹出式儿童玩具物理原理的变通方法。注意到按下玩具会释放大量能量,他们着手设计一个带有两个弹出式盖子的致动器,一个位于另一个内部。随着外壳膨胀,内盖上的压力增加。按下致动器时,释放的能量推动设备前进。未来,软体机器人无疑将在社会中发挥更大的作用。人类的想象力有多大,他们的可能性就有多大。