哈佛大學(xué)發(fā)明了首個(gè)全柔性、不受限的全自動(dòng)章魚仿生機(jī)器人“八爪怪”。該機(jī)器人正在進(jìn)行的進(jìn)一步的完善，在未來(lái)將有望被應(yīng)用于海洋探測(cè)與救援、海水溫度檢測(cè)甚至軍事勘測(cè)等領(lǐng)域。

哈佛大學(xué)在仿生機(jī)器人上又取得突破性成果。自不久前的“生化鰩魚機(jī)器人”后，又發(fā)明了首個(gè)全柔性、不受限的全自動(dòng)章魚仿生機(jī)器人。全球首個(gè)全軟體、全自動(dòng)機(jī)器人。這個(gè)機(jī)器人由嵌入式3D打印、塑形、以及軟蝕刻技術(shù)制作而成。

最新的機(jī)器人大小與巴掌相仿，科學(xué)家們給了這個(gè)新機(jī)器人“八爪怪”（Octobot）的昵稱，研究成果的相關(guān)論文發(fā)表在了8月25日的《自然》雜志上。與此同時(shí)，“八爪怪”的相關(guān)報(bào)道占據(jù)了各大科技媒體的頭條。

“八爪怪”正在進(jìn)行的進(jìn)一步的完善，在未來(lái)將有望被應(yīng)用于海洋探測(cè)與救援、海水溫度檢測(cè)甚至軍事勘測(cè)等領(lǐng)域。

說(shuō)起機(jī)器人，大多數(shù)人首先聯(lián)想到的一般是電影《終結(jié)者》或者《變形金剛》里的形象，而在現(xiàn)實(shí)生活中，大多數(shù)“機(jī)器人”也確實(shí)都由金屬材料組成。然而現(xiàn)在越來(lái)越多的科學(xué)家們對(duì)柔性非常高的“軟體機(jī)器人”產(chǎn)生了興趣。

軟體機(jī)器人具有很多優(yōu)點(diǎn)，它們制造工藝簡(jiǎn)單，能夠用3D打印完成，材料價(jià)格相對(duì)低廉，此外由于柔性高，在狹窄的工作環(huán)境中可以發(fā)揮出獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)。

然而到目前為止，所有的軟體機(jī)器人都存在著一個(gè)巨大的問(wèn)題，那就是由于供能和控制部分通常需要外置，以確保機(jī)器人的整體柔性。因此機(jī)器人在移動(dòng)時(shí)都會(huì)拖著長(zhǎng)長(zhǎng)的管子或者電線，嚴(yán)重地影響了自身活動(dòng)的“自由性”。

“八爪怪”則巧妙地解決了這一問(wèn)題，它在保持柔性的同時(shí)集成了需要的一切，包括了運(yùn)動(dòng)器（actuator），控制系統(tǒng)和動(dòng)能系統(tǒng)，因此可以完全“自由”地活動(dòng)。

解決這一問(wèn)題的核心關(guān)鍵在于如何建造一個(gè)柔性的能量供給和動(dòng)力輸出系統(tǒng)，一群來(lái)自哈佛大學(xué)的工程師們給出的答案是這樣的——我們不用電池，而是直接用“燃料”。

章魚機(jī)器人內(nèi)部反應(yīng)室的整體驅(qū)動(dòng)單元的上半部分，以及一個(gè)觸手內(nèi)的驅(qū)動(dòng)過(guò)程。展示了微流控制技術(shù)將液體注入與排空的原理。

事實(shí)上，這里用到的燃料完全“燃”不起來(lái)，而且對(duì)于大家也不太陌生。它就是醫(yī)院常用的消毒劑——雙氧水（化學(xué)名稱為過(guò)氧化氫）。科學(xué)家們以50%濃度的過(guò)氧化氫水溶液為燃料，鉑金屬為發(fā)動(dòng)機(jī)（實(shí)際上是催化劑，為了達(dá)到更好的催化效果，實(shí)際采用的是鉑金屬粉末）。

“八爪怪”的燃料被儲(chǔ)存在了“身體部分”中。當(dāng)過(guò)氧化氫遇到鉑金屬后會(huì)迅速地放出氧氣，因此可以在章魚機(jī)器人體內(nèi)聚集壓縮氣體。在控制系統(tǒng)和感知器的協(xié)同作用下，這些被壓縮了的氧氣會(huì)按照一定的順序從章魚的“八肢”的閥門中排出，這樣就能驅(qū)動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)了。

柔軟的微流控制器是預(yù)先制作好并放置在模具中，然后用基質(zhì)材料將模具填滿。再通過(guò)軟蝕刻技術(shù)將反應(yīng)液體注入。

一個(gè)簡(jiǎn)單的化學(xué)反應(yīng)，給了“八爪怪”自由。

然而“八爪怪”還遠(yuǎn)非完美。目前“一罐”燃料的使用時(shí)間大概在4-8分鐘之間，而機(jī)器人自主轉(zhuǎn)向的能力則幾乎為零。

目前科學(xué)家們正在制造不同大小的“八爪怪”以確定最佳尺寸和身體各部件的比例，此外，還會(huì)加裝額外的感知器讓機(jī)器人自主感應(yīng)環(huán)境，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)規(guī)避障礙物。

至于“油箱”大小，倒是通過(guò)3D打印最容易調(diào)整的部分?？茖W(xué)家們表示，攜帶的燃料多少，通常是依據(jù)機(jī)器人任務(wù)的需求來(lái)進(jìn)行設(shè)定的。

相關(guān)論文的作者之一萊恩·特魯比（RyanTruby）如此評(píng)價(jià)他們此項(xiàng)工作的意義：“這項(xiàng)研究證明一種全新的機(jī)器人制造理念。我們希望此項(xiàng)成果可以吸引到更多的材料學(xué)家和研究者參與到柔性機(jī)器人的研發(fā)中來(lái)?！?/p>

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