最新報(bào)道：能夠模擬人類(lèi)肌肉的“軟體機(jī)器人”,已被開(kāi)發(fā)出來(lái)！

最新報(bào)道：能夠模擬人類(lèi)肌肉的“軟體機(jī)器人”,已被開(kāi)發(fā)出來(lái)！

2016年10月16日 人們通常希望機(jī)器人是堅(jiān)硬、高速且工作有效的；但日前，一項(xiàng)刊登于國(guó)際雜志scientific reports上的研究報(bào)告中，來(lái)自瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（epfl）的研究人員通過(guò)研究開(kāi)發(fā)了一種“軟機(jī)器人”(soft robots)，徹底顛覆上此前人們的觀點(diǎn)。軟機(jī)器人的能量由類(lèi)似肌肉樣的傳動(dòng)裝置來(lái)供能，通常在人類(lèi)機(jī)體中使用來(lái)幫助機(jī)體移動(dòng)，同時(shí)這種軟機(jī)器人也由彈性體組成，包括硅和橡膠，因此其具有固有的安全性。在特殊設(shè)計(jì)的軟氣球中研究者通過(guò)改變氣壓就能夠控制軟機(jī)器人；文章中研究者描述了一種預(yù)測(cè)性模型，這種模型可以被用來(lái)精確地控制機(jī)器人不同模塊的機(jī)械行為。

研究者jamie paik表示，這種軟體機(jī)器人的潛在用途包括對(duì)患者進(jìn)行恢復(fù)、處理脆弱的對(duì)象、擬生態(tài)系統(tǒng)以及家庭護(hù)理等，我們?cè)O(shè)計(jì)的這種機(jī)器人重點(diǎn)關(guān)注于安全性能。文章中，研究者指出，這些模型能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)一系列模塊如何移動(dòng)，而這些模塊由間隔和夾層槽組成，這種黃瓜樣的傳動(dòng)裝置能夠拉伸到5-6倍的長(zhǎng)度并且在兩個(gè)方向都能夠彎曲。

研究者進(jìn)行了多項(xiàng)模擬實(shí)驗(yàn)并且開(kāi)發(fā)了新型模型來(lái)幫助預(yù)測(cè)這種傳動(dòng)裝置如何隨著形狀、厚度以及組成材料的改變而發(fā)生變形。文章中研究者開(kāi)發(fā)的這種軟體機(jī)器人能夠用作醫(yī)療目的，同時(shí)研究者在文章中對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了詳細(xì)描述，此外，他們還設(shè)計(jì)了一種由多個(gè)充氣組件組成的“腰帶”，這種特殊“腰帶”在患者恢復(fù)訓(xùn)練期間能夠使其直立并且指導(dǎo)患者移動(dòng)。

研究者認(rèn)為，軟體機(jī)器人傳動(dòng)裝置的潛在應(yīng)用或許并不會(huì)止步于此，如今他們正在利用這種傳動(dòng)裝置來(lái)開(kāi)發(fā)適應(yīng)性更強(qiáng)的機(jī)器人來(lái)幫助患者在難辨惡劣的環(huán)境中進(jìn)行導(dǎo)航，而且這些機(jī)器人非常柔軟，同時(shí)能夠經(jīng)得住擠壓。最后研究者paik說(shuō)道，利用這種軟體傳動(dòng)裝置我們就能夠設(shè)計(jì)出多種形狀的機(jī)器人在多樣的環(huán)境中進(jìn)行移動(dòng)，而且這些機(jī)器人由廉價(jià)的材料組成，因此很容易大規(guī)模生產(chǎn)，這或許為后期研究者在機(jī)器人學(xué)研究領(lǐng)域中取得新的研究成果提供思路和基礎(chǔ)。

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營(yíng)養(yǎng)學(xué)家建議采用補(bǔ)充維生素E的方法來(lái)預(yù)防夜間痙攣發(fā)作，你也可以增加鈣的攝入量來(lái)減少痙攣發(fā)作，這些營(yíng)養(yǎng)主要來(lái)源于牛奶、干酪、酸乳、綠葉植物以及罐裝魚(yú)。

求有關(guān)地震軟體機(jī)器人的文獻(xiàn)？

軟體機(jī)器人

　　在過(guò)去幾十年中，數(shù)不清的科幻片將機(jī)器人刻畫(huà)得一模一樣，它們鋼筋鐵骨、強(qiáng)大有力、理性高效，能執(zhí)行人類(lèi)無(wú)法完成的任務(wù)。這為后來(lái)《超能陸戰(zhàn)隊(duì)》中“大白”的出現(xiàn)做了極具反差效果的鋪墊。作為軟體機(jī)器人的代表，“大白”具有“軟萌Q彈”的特點(diǎn)，有英雄氣概，又有惹人喜愛(ài)。而科學(xué)家們亦有同感，軟體機(jī)器人也許能解決更多問(wèn)題，比如，斯坦福大學(xué)的科學(xué)家們就已經(jīng)在該領(lǐng)域做出了嘗試。

　　它的動(dòng)作就像一個(gè)快速生長(zhǎng)的爬藤

　　據(jù)外媒“每日科學(xué)”官網(wǎng)日前報(bào)道，斯坦福大學(xué)的機(jī)械工程師們開(kāi)發(fā)出一種全新的仿藤機(jī)器人，能夠在不移動(dòng)整個(gè)身體的情況下，長(zhǎng)距離生長(zhǎng)，并能蛇形蜿蜒。研究者已證明，它在災(zāi)難搜救和醫(yī)療中將是大有作為的。該項(xiàng)目由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)資助，相應(yīng)研究論文已發(fā)表于《科學(xué)機(jī)器人》雜志上。

　　設(shè)想一下，在雜亂無(wú)章的倒塌建筑中，救援人員在急切地搜尋遇難人群。但是，他們既沒(méi)有徒手去挖碎片，也沒(méi)有放出搜救犬去嗅生命跡象在哪兒，而是首先拿出一個(gè)小的密封氣缸，將設(shè)備放在災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)的縫隙入口處，然后旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)，機(jī)器人的“生長(zhǎng)”開(kāi)始了！

　　只見(jiàn)，它從氣缸的一端冒出頭，接著像卷曲的蛇一樣，軟軟地、緩緩地延伸，進(jìn)入石頭、草叢和泥土混雜的地下空間。它的動(dòng)作就像快速生長(zhǎng)的爬藤一樣，卷須的頂端安裝有微型攝像頭，能夠讓救援人員看到瓦礫下面，無(wú)法抵達(dá)的地方是什么樣的狀況。

　　對(duì)新型軟體機(jī)器人來(lái)說(shuō)，這僅僅是一種可能的應(yīng)用。研發(fā)人員在論文中表示，之所以研發(fā)它，是受到自然的啟示。生物具有生長(zhǎng)的特性，無(wú)論是藤蔓、真菌還是人腦內(nèi)的神經(jīng)細(xì)胞，都能通過(guò)軟性延展來(lái)覆蓋距離，那么仿生裝置應(yīng)該也可以。因此，他們提出了“會(huì)生長(zhǎng)的軟體機(jī)器人”這一概念，并設(shè)計(jì)了一些具有挑戰(zhàn)性的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。

　　機(jī)械工程學(xué)教授埃里森·岡村是該論文的資深作者，他解釋說(shuō)，“我們?cè)噲D從根本上弄清楚軟體機(jī)械移動(dòng)或生長(zhǎng)的機(jī)制原理，它的方式與世界上所有的動(dòng)物或人類(lèi)都完全不同”。為了知道機(jī)器人能做什么，研究小組甚至制作出復(fù)雜的迷宮模型，讓機(jī)器人穿越各種障礙，朝著預(yù)設(shè)目標(biāo)前進(jìn)，并成長(zhǎng)為一個(gè)獨(dú)立結(jié)構(gòu)。

　　它不需要機(jī)械整體運(yùn)動(dòng)，而只需要尖端運(yùn)動(dòng)

　　這個(gè)新機(jī)器人背后的設(shè)計(jì)思想顯而易見(jiàn)，并不復(fù)雜。首先是有一管的軟材料折疊在氣缸內(nèi)部，就像一團(tuán)有序蜷曲著的襪子一樣。機(jī)器人在頂端攝像頭的控制下，總朝著一個(gè)方向生長(zhǎng)，比如軟材料位于充氣嘴的前端，軟體機(jī)器人的管子始終朝著右側(cè)延展生長(zhǎng)。

　　實(shí)驗(yàn)室中的原始版機(jī)器人采用薄而廉價(jià)的塑料制成，當(dāng)研究人員通過(guò)固定端壓入空氣時(shí)，機(jī)器人呈外翻生長(zhǎng)的姿態(tài)，而在后來(lái)的新版本中，任何流體也許都能代替壓縮空氣，從而讓軟體機(jī)器人具有不同性能。這種設(shè)計(jì)非常有用的一個(gè)特點(diǎn)就是，它不需要機(jī)械整體運(yùn)動(dòng)，而只需要尖端運(yùn)動(dòng)，節(jié)省了時(shí)間和能量。

　　來(lái)自加利福尼亞大學(xué)的客座助理教授埃利奧特·霍克斯也是論文的主要作者之一，他指出，機(jī)器人的身體從末端開(kāi)始延伸，在“生長(zhǎng)”過(guò)程中，身體會(huì)附著在草叢中，或被巖石卡住，但這并不能阻止其行動(dòng)，因?yàn)槟┒诉€在不斷長(zhǎng)出新“肢體”。

　　測(cè)試機(jī)器人性能的方法也很簡(jiǎn)單，即讓機(jī)器人從一個(gè)地方穿越障礙到另一個(gè)地方。研究人員設(shè)計(jì)了混合捕蠅紙、粘膠水、釘子和冰凍墻面的通道，而機(jī)器人成功越過(guò)了所有阻礙，并在傳感器幫助下，通過(guò)感知二氧化碳的方式尋找到了被困幸存者模型。整個(gè)過(guò)程中，雖然機(jī)器人的軀干被釘子刺破，但由于被刺破的區(qū)域沒(méi)有繼續(xù)移動(dòng)，釘子堵住了氣孔，機(jī)器人的氣腔保持正常。

　　在另一些極端情況下，機(jī)器人“舉起”了100公斤的木箱，從只有軀干截面面積10%的門(mén)隙中穿越而過(guò)，并且還進(jìn)入了天花板頂上、墻內(nèi)管道等地方，甚至為人們提供了一種在狹小空間布置路由線的新方法。

　　它們比純機(jī)械機(jī)器人更安全

　　研究者指出，人們應(yīng)該關(guān)注的是，軟體機(jī)器人能夠移動(dòng)進(jìn)入一個(gè)不可預(yù)知的困境中，它的行動(dòng)不受障礙物的影響，人們不必?fù)?dān)心它在探索時(shí)被破壞或卡死。原始版之后，新開(kāi)發(fā)的機(jī)器人版本還囊括了一個(gè)控制系統(tǒng)，能夠讓機(jī)器人膨脹，使生長(zhǎng)方向朝左或右，并將末端攝像機(jī)拍下的圖像傳到外界。

　　這種機(jī)器人的主要優(yōu)點(diǎn)在于，它們比純機(jī)械機(jī)器人更安全。這不僅是因?yàn)樗鼈內(nèi)彳洠€因?yàn)樗鼈兺鶚O輕，便于延展靠近人體。而且，它行動(dòng)靈活，可以在復(fù)雜路徑中前行。當(dāng)然，這得歸功于科學(xué)家們制作出的精確運(yùn)動(dòng)模型。一般來(lái)說(shuō)，純機(jī)械機(jī)器人更易于建模和控制，但為了讓軟體機(jī)器人也達(dá)到同樣的行動(dòng)效果，就需要進(jìn)行大量試驗(yàn)，獲得足夠精確的數(shù)據(jù)，編寫(xiě)新的控制算法，讓機(jī)器人末端的攝像機(jī)能夠以超高速率處理運(yùn)動(dòng)指令，引導(dǎo)機(jī)器人的“生長(zhǎng)”方向，完成任務(wù)。

　　如前所述，科學(xué)家們手工制造的原型是通過(guò)氣壓驅(qū)動(dòng)，未來(lái)希望制造出液體驅(qū)動(dòng)的版本。一旦軟體機(jī)器人內(nèi)腔能夠輸入水或其它液體，那么就能向狹小空間或封閉空間內(nèi)的人輸送這些東西，甚至還能幫忙進(jìn)行滅火。因此研究者也在試驗(yàn)用耐撕尼龍或芳綸等材料制作軟體機(jī)器人的外殼。

　　研究者也想看到不同尺寸的軟體機(jī)器人會(huì)如何工作，因此他們還造出了一個(gè)僅有1.8毫米直徑的機(jī)器人版本。未來(lái)，他們希望小微型軟體機(jī)器人能推進(jìn)醫(yī)療進(jìn)步，比如進(jìn)入患者身體，在不影響其它器官組織的情況下“生長(zhǎng)”，完成檢查任務(wù)等等。

科學(xué)家開(kāi)發(fā)新型合成纖毛 使微型軟體機(jī)器人能夠在液體中移動(dòng)

草履蟲(chóng)和某些其他微生物通過(guò)來(lái)回甩動(dòng)被稱(chēng)為纖毛的附屬物在液體中移動(dòng)。 科學(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種新型的合成纖毛，可用于微型機(jī)器人等。 纖毛從微生物的身體中伸出來(lái)，通過(guò)反復(fù)向前伸出然后向后掃動(dòng)來(lái)推動(dòng)它在液體環(huán)境中移動(dòng)。它們不是齊頭并進(jìn)，而是開(kāi)始分別移動(dòng)，一個(gè)接一個(gè)，形成“波浪”，沿著微生物的長(zhǎng)度方向移動(dòng)。

研究人員以前曾創(chuàng)造過(guò)更大規(guī)模的人工纖毛，但這些系統(tǒng)往往在機(jī)械上相當(dāng)復(fù)雜，而且體積太大，無(wú)法納入小型設(shè)備中。然而，荷蘭埃因霍溫 科技 大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)最近創(chuàng)造了一個(gè)微小的軟體機(jī)器人，它利用了一種更小、更簡(jiǎn)單的纖毛形式。

為此，科學(xué)家們將一種液體聚合物與羰基鐵粉顆粒結(jié)合起來(lái)，然后將這種混合物倒入一個(gè)50微米寬的圓柱形孔陣列中，作為纖毛的模具。當(dāng)聚合物開(kāi)始固化成橡膠狀時(shí)，放置在模具下方的磁鐵使鐵粒子在相鄰的纖毛中以不同的方式排列，這使每個(gè)纖毛具有不同的磁性。

完成的4毫米長(zhǎng)的機(jī)器人由一個(gè)固體聚合物底座組成，纖毛從一側(cè)突出。當(dāng)它被放置在纖毛朝上的水/乙二醇溶液中時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的應(yīng)用使纖毛以波浪形式來(lái)回移動(dòng)。這使得該裝置的操作有點(diǎn)像一個(gè)泵，因?yàn)橐苿?dòng)的附屬物導(dǎo)致液體迅速流過(guò)它。

當(dāng)機(jī)器人被翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，使纖毛處于底部時(shí)，它們的運(yùn)動(dòng)使該裝置能夠在一個(gè)平面上移動(dòng)。它甚至可以爬上一個(gè)45度的斜坡，并攜帶一個(gè)重達(dá)其自身重量10倍的物體。當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向被扭轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)器人也同樣扭轉(zhuǎn)了它的前行方向。

現(xiàn)在研究人員希望，一旦進(jìn)一步發(fā)展，該技術(shù)可以在微流控系統(tǒng)內(nèi)的泵，或用于輸送藥物或在患者體內(nèi)執(zhí)行其他功能的柔性微型機(jī)器人等應(yīng)用中找到用途。

這項(xiàng)研究在最近發(fā)表在《ACS應(yīng)用材料與界面》雜志上的一篇論文中進(jìn)行了描述。

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