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大家好,今天小编在再一次与大家聊一聊机器人。
机器人的经典形象通常是比较刚性的,有金属质感的更接近大家的想象。那么如果说他们在现实世界当中。跟人类一起工作的话。也有一些科学家给他们赋予,更加柔性的触感。而今天我们聊的,并是这种类型机器人。最近,有一种更好玩的,哈佛大学研究人员,说是已经开发了一种生产小型软体机器人的新方法,并且通过创造一种由微流体驱动的柔性孔雀蜘蛛机器人来证明了这一点。其实啊,这只小蜘蛛,并不是第一个软体机器人。两年前哈佛大学的机器人已经展示过。但是这只小蜘蛛的体型呢,已经缩小到了毫米。这个蜘蛛机器人没有刚性部件,从微流体中而获得运动能力。在他的主体内部是一个薄的,中空管系统,通过这个系统泵送特种液体,来驱动它的四肢,改变它的颜色,或设置更多的永久性特征。这个思路感觉挺有趣的。它和我们普通的机器人或者是小型机器人还是有区别的。那么这次这款毫米级软体机器人。他有什么特点?开发它具有什么样的挑战呢?下面。小编就跟大家聊一聊,这个软体型毫米级,机器人。
首先。这款机器人最大的亮点就是软。因为我们平常所见到的所认知的机器人都是非常硬的。全身布满各种钢铁的,经典的形象就是钢铁侠吧,之前小编也提到过。有一款机器人。非常的扁,可以理解成一个扁形的平面,它是可以卷起来。从而达到运动的目的。他也非常的软。属于二维的机器人。小编,今天所提到的机器人。可以定义为三维软体机器人。可以把他想象成一个章鱼它是三维的,也很软。
之前这个团队做过一个小章鱼的机器人,这次是做成了蜘蛛,这两种形态上的变化,对于机器人来说,样子差不多,其实这一步的跨越背后包含了太多的技术革新。
1、材料上的改变
章鱼机器人的制作。使用的是比较传统的制作模式。就像我们最早制作陶器和青铜器一样。最先制作一个模具。然后把硅胶灌进去。再把墨水灌进去。这样就是模具里包着硅胶,硅胶里面包着墨水。取出来没水蒸发掉。留下的就是一个软软的章鱼空壳。那么这一次制作。小蜘蛛,是用12层非常薄的3D打印出来的材料。用激光把它们粘在一起。我们可以理解成有12层,非常薄的布,这种布非常非常的薄。以至于传统的针没有办法把它们缝合在一起。就直接用激光用光来缝。然后把它们缝成一个蜘蛛的样子。本次使用这个技术也许是为了节约成本。像之前做模具的话。其实成本一点都不低的。这次的这个小蜘蛛。它的体型非常的小。大约就和一个一元的硬币差不多。就是他展开,平铺的时候,相当于一个一元的硬币。当他运动的时候。其实比硬币还要小。接下来就我来谈一谈,这只小蜘蛛的运动方式。他的方式是用微流体系统驱动。有的小伙伴儿肯定会认为。这么高大上的运动方式。到底是怎么回事?其实本质上,他就是所谓的液压系统,液压系统是通过泵向不同的方向施加压力,并且运用杠杆原理,比如说蜘蛛有八条腿,我向某一只腿部加压的时候,腿部就会抬起来,因为压力变高了,这样如果一次性给八只腿同时加压,那么八只腿就会按照一定的顺序,依次抬起来。并且我还可以通过改变一些细微处,比如说连接处,让这个腿抬起来,再向前迈出一点点,就可以让这个蜘蛛一点一点忘前走。某种程度上,这种方式与生物控制自己身体是类似的,他的运动结构原理,就是一个非常非常简单的数学模型,每次它会抬起来,八条腿中,相对的一对。
这次的的小蜘蛛跟以前的小章鱼是不一样的,这款产品。液压系统需要两个管子连起来,这次为了一定的效果,这次给两个管子注入了两种颜色的液体,一个是红色的,一个是蓝色的,这就相当于静脉血,动脉血。这次的材料也是利用硅橡胶组成的,整体的材料依旧是硅橡胶,内部有一定的管子,通过液压来控制向前移动,通过不断的控制,能有16个自由度,自由度是什么概念呢?16个自由度。意味着可以向16个方向弯曲,我们可以想象,我们在吹一个气球,如果我们能控制气流的话,如果向右边使劲吹的话,这个气球就有可能向右偏。
上面我们一直在聊小蜘蛛的运动,下面我们就聊一聊小蜘蛛的脑子好不好用,他可以通过任何的管道。比如说,这个管道是方的,圆的也好,还有各种稀奇古怪的的形状,这就相当于我们的消化系统,其实他们的设计目标就是穿过消化系统,投递药物。小蜘蛛的设计目标就是为医学准备,所以我感觉,小蜘蛛作为药用的价值,是最高的,如果把液体去掉后,蜘蛛就会变得非常的扁,就像非常薄的布一样,这种情况,意味着即使把蜘蛛留在消化道里面,也不会产生任何的危险。
当前的的机器人形态,如果需要执行任务的话,达到15分钟以上,15分钟什么概念,就是一次胃镜的时间,能够支撑这个时间密度,对人体安全的这样的电池,已经超过了人类设计的限度,实际上外接,还是可以接受的。他主要展示的就是材料的好先进性,以及未来机器人领域的的一个进展,当前的控制主要是才用的液压系统,液压系统本身,通过液压的频率不同,他的频率,流速,压强,来控制每条腿的运动轨迹,他的整体思路,就是通过压强传递信号,然后去运动。达到使用者的目的。
如果说顺着这样的一个发展方式下去。他主要就是在仿生的这个大前提下,我们认为大自然进化了几百万年了,这些昆虫之所以长成这个样子,是有原因的,他们的形态往往能适用各种的环境,接下来,也会像这种各种各样的,仿生这条路上走,除了像这样仿生的方向,应该就是大部分的方向,比如说我们中国有中类海豹机器人,柔性材料所工作的很多领域都能适应复杂的环境,这种复杂环境,比如说,机器人左边,右边,面对的环境都不一样,比如说左边面对的是强碱性环境,而右边面对的是强酸性环境,很有可能就会遇到这样的一个场景,这就像一般的火山喷发遇到水时候的情景,就是在熔岩与水的交界面上。一面是强酸,一面就是强碱,所以说,一般的传统的材料就很难去解决。
接下来,就聊一聊,未来机器人在工业领域的应用方向,静电与机器人制作,静电的解决可以让机器人更加灵活的抓去物体,而且速度更快,成本更低,极大的提升了效率,这个是阿迪达斯与耐克公司都在分头进行的方向。他们都有一个非常强的生产线,就是生产运动球鞋的生产线,运动球鞋的表皮,是一个弧形的布,并不是平的,生产出来的时候是需要裁剪和弯折,变成一个弧形的布,然后这就是我们的鞋面,然后把鞋面缝到鞋底上,那么,这个工作,传统的机器人是做不了的,因为传统的机器人手非常的硬,他没有办法弯成各种各样的程度,我们把机械臂上的手不做了,然后做一个圆球,这个手上面敷非常强的静电,所以他能把布给吸起来,然后这个收手的形状,要设计成鞋子的表面的形状,布被吸起来的时候,就已经成型了,就正好是那个形状,这种场景适用于,所有需要拾起不规则的布料的场景,都需要这种方案,但是对材料还是有要求的,材料不能特别的重,材料特别重的话,静电就吸附不起来,之前就是我们对于静电领域的应用不太强,现在,主要还是材料科学的进展,可以让静电比较均匀的,或者是让静电不太均匀的分布在这个类金属的表面。
今天小编就与大家聊到这吧。感谢你们。