柔软、柔软的机器人可以改变形状、大小

抛开你典型的机器人想法不谈——全金属的,急促的动作和僵硬的腿走路。

塔夫茨大学的科学家们正在研制一种柔软、柔软的机器人,这种机器人能够将正常大小的一小部分挤到空间中,然后变形回原来的大小和形状。研究人员还计划用生物材料取代用于制造机器人的合成材料,这样它们也可以生物降解。

塔夫茨大学(Tufts)自然科学教授亨利•布罗姆菲尔德•皮尔逊(henrybromfield-Pearson)和该项目的联合首席研究员巴里•特里默(barrytrimmer)表示,制造软机器人将意味着一种全新的机器人观。

“大多数机器都是用硬材料制造的,”他说如果你想移动东西,它们是很棒的,因为你可以做关节、铰链和轮子。不过,很多动物没有坚硬的部分,比如骨头或骨架。我们突然意识到,没有它们,这些东西可以控制它们的身体,但是没有理论来说明软的东西是如何被控制和移动的。。。我们想向动物学习如何做到这一点,以及如何设计这一点。”

这些机器人利用丝蛋白等生物材料制造肌肉和感觉器官,可用于危险条件下的地雷探测和搜救工作。他们还可以携带自己的微型版本,以进入更小的地区。例如,在军事能力方面,士兵们可以把他们放进一座建筑,那里唯一的通道是门下的裂缝或电缆管道,软机器人能够在会绊倒传统机器人的崎岖废墟上机动,或者攀爬绳索、电缆或树。

“我们希望我们的技术能帮助我们创造出适应能力更强的机器人,能够在不同的情况下进行管理,”特里默说机器人可能擅长在建筑物或道路上工作,但他们通常不擅长在树林中行走、爬树或爬墙。。。它们就像章鱼,可以把形状变成任何东西。一只大章鱼可以把自己压缩到眼球大小。我们还不知道如何做到这一点,但这个项目正试图了解实现这一点所需的技术。”

为了开发制造粘糊糊的机器人所需的技术,特里默和他的同事们正在寻找自然界中的粘糊糊的生物,比如章鱼和毛毛虫。

研究人员花了大量时间研究毛毛虫,因为即使没有骨头或关节,它也可以用相对简单的神经系统控制身体。毛毛虫背后的部分天才在于它能用控制每条腿的两块肌肉来移动自己,这是因为它的身体对肌肉的简单收缩和释放做出反应的方式。

“我们认为材料弯曲的方式和对力的反应是运动计算的一部分,”特里默说事情的发展方式会让它正常运转。”

特里默说,为了控制这些运动,研究人员正在研制一种微型、灵活的计算机芯片。

他解释说:“我们的想法是,不用超级计算机来控制这些非常复杂的软结构,我们认为你可以将计算构建到材料和结构中。”如果你用传统的工程方法研究一种软体动物,你会期望用更多的计算来控制它。它应该有一个更大的大脑,但你看不到。柔软的毛毛虫的大脑和它变成的有骨架的蛾子或蝴蝶没有太大区别。它不需要超级计算机。”

特里默指出,这种新型机器人可以用于医疗保健,例如,医生可以使用一种软设备进行内窥镜检查,而不是半刚性的手术设备,这种设备可能会损伤人体组织并引起患者疼痛。

原型已经建成,小到2克,大到200克。

为了继续塔夫茨的软机器人开发,美国国防高级研究计划署上周给了该校一份330万美元的合同。