可随意变换形状的软体机器人时代即将来到,刚、柔之间任意切换

绕波特 2021-11-08

机器人液态金属

1131 字丨阅读本文需 3 分钟

传统机器人能够执行特定任务,但在非结构化情况下,它们经常会遇到管理不规则物品的问题。具有刚性组件或刚性连杆的传统机器人,可以有效地执行举起大型物体、组装和制造等单调的任务。

尽管机械、自动化和计算机科学取得了快速发展,但在柔软而精致的物品上执行精细操作,例如采摘水果、举起鸡蛋或运输生物组织,仍然是这种刚性机器人的主要障碍。

十多年来,化学家和材料科学家的努力推动该领域的发展,以进一步创造软体机器人。软体机器人具有良好的环境适应性和超级顺应性,在抓取软物品或运输重要生物样本的精细任务中显示出很大的潜力。

如果软机器人具备在不同形态和结构之间自由变换的能力,那么将发现更多令人惊奇的功能。

作为最有前途的机器人软材料之一,液态金属为创造可能从根本上改变现代生活的可变形机器人寄予厚望。常温液态金属结合了流体和金属的特性,已经证明了许多惊人的可变形现象,包括通过狭缝挤压和各种形态之间的转变。

预计液态金属可变形机器将用于非结构化空间、军队和航空应用中的灾难响应,作为用于药物管理和肿瘤治疗的血管机器人,以及基于这些特征的涉及人类情况的其他复杂活动。

实际上,基于液态金属和相关成分或混合物的可变形机器人已经在软机器人的各个领域催生了大量创新思想、惊人的策略和实际应用。研究发现,液态金属的大规模可变形行为可能会开创一个机器人新时代,将改变软机器人的传统生产方式。

化学品引发液态金属

令人惊讶的是,在摄入少量铝后,液态金属软体机器人可能会自给燃料,并在短间隙内移动,为开发自给燃料软体机器人铺平了道路。从发现液态金属延展性行为和自燃料液态金属软体动物开始,到功能正常的混合机器的制造和应用场景结束。

化学能是一种重要的能源,其潜力已被证明可用于软体机器。研究人员根据液态金属及其环境元素形成的复合系统中储存的化学能,完成了由离子触发的液态金属球的自驱动运动。

化学能如果得到有效开发,可能有助于实现复杂的液态金属可变形机器类型。研究表明,周围环境的酸度对液态金属的蛇形运动速度有重大影响,酸度越高,运动速度越快。

此外,发现液态金属的自生长蛇形运动是由表面张力不平衡和局部曲率引起的局部表面压差触发的。

可以使用磁性液态金属的显着导电性提出对磁场敏感的变形导体作为磁化控制电路的通断开关。在磁场的影响下,液态金属可以流动并克服重力转换以形成闭合回路。

液态金属使软体机器人更近一步

由于电磁粒子的聚集和液态金属的输送加入损伤间隙,由磁性液态金属构成的电子设备可以通过磁场实现电恢复。

已经发现液态金属激发了各种形态的转化行为,这消除了液态金属正在向先进的可转化设备发展的某些保留。然而,如果依靠外场,实现基于液态金属的生物变化等价物仍然是一个难题。

幸运的是,已发现毫米或厘米大小的环境温度液态金属液滴,无需使用外部电源即可自行推进。它的形状可能会随着此类管道在弯曲处的直径变化而变化,使其成为自供电可变形机器人设计的理想选择。

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