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      最新報道：能夠模擬人類肌肉的“軟體機器人”,已被開發(fā)出來！
      
        
      
            妙手生春
            2024-05-24 18:20:28
        
      

        
      
           
      最新報道：能夠模擬人類肌肉的“軟體機器人”,已被開發(fā)出來
        ！
      2016年10月16日 人們通常希望機器人是堅硬、高速且工作有效的
        ；但日前，一項刊登于國際雜志scientific reports上的研究報告中
        ，來自瑞士洛桑聯邦理工學院（epfl）的研究人員通過研究開發(fā)了一種“軟機器人”(soft robots)，徹底顛覆上此前人們的觀點
        。軟機器人的能量由類似肌肉樣的傳動裝置來供能，通常在人類機體中使用來幫助機體移動
        ，同時這種軟機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
      。在特殊設計的軟氣球中研究者通過改變氣壓就能夠控制軟機器人；文章中研究者描述了一種預測性模型
      ，這種模型可以被用來精確地控制機器人不同模塊的機械行為。
      研究者jamie paik表示，這種軟體機器人的潛在用途包括對患者進行恢復
      、處理脆弱的對象、擬生態(tài)系統(tǒng)以及家庭護理等
      ，我們設計的這種機器人重點關注于安全性能。文章中
      ，研究者指出，這些模型能夠準確預測一系列模塊如何移動
      ，而這些模塊由間隔和夾層槽組成，這種黃瓜樣的傳動裝置能夠拉伸到5-6倍的長度并且在兩個方向都能夠彎曲
      。
      研究者進行了多項模擬實驗并且開發(fā)了新型模型來幫助預測這種傳動裝置如何隨著形狀
      、厚度以及組成材料的改變而發(fā)生變形
      。文章中研究者開發(fā)的這種軟體機器人能夠用作醫(yī)療目的，同時研究者在文章中對機器人進行了詳細描述
        ，此外
        ，他們還設計了一種由多個充氣組件組成的“腰帶”，這種特殊“腰帶”在患者恢復訓練期間能夠使其直立并且指導患者移動
        。
      研究者認為，軟體機器人傳動裝置的潛在應用或許并不會止步于此
        ，如今他們正在利用這種傳動裝置來開發(fā)適應性更強的機器人來幫助患者在難辨惡劣的環(huán)境中進行導航，而且這些機器人非常柔軟
        ，同時能夠經得住擠壓。最后研究者paik說道
        ，利用這種軟體傳動裝置我們就能夠設計出多種形狀的機器人在多樣的環(huán)境中進行移動，而且這些機器人由廉價的材料組成
        ，因此很容易大規(guī)模生產
        ，這或許為后期研究者在機器人學研究領域中取得新的研究成果提供思路和基礎。
      擴展閱讀:一
      、肌肉痙攣的飲食營養(yǎng)及飲食
      營養(yǎng)學家建議采用補充維生素E的方法來預防夜間痙攣發(fā)作
      ，你也可以增加鈣的攝入量來減少痙攣發(fā)作，這些營養(yǎng)主要來源于牛奶
      、干酪
      、酸乳、綠葉植物以及罐裝魚
      。
      求有關地震軟體機器人的文獻？
      軟體機器人
      
　　在過去幾十年中
      ，數不清的科幻片將機器人刻畫得一模一樣
      ，它們鋼筋鐵骨、強大有力
      、理性高效
      ，能執(zhí)行人類無法完成的任務。這為后來《超能陸戰(zhàn)隊》中“大白”的出現做了極具反差效果的鋪墊
      。作為軟體機器人的代表
      ，“大白”具有“軟萌Q彈”的特點，有英雄氣概
      ，又有惹人喜愛。而科學家們亦有同感
      ，軟體機器人也許能解決更多問題，比如
      ，斯坦福大學的科學家們就已經在該領域做出了嘗試。
      

      
　　它的動作就像一個快速生長的爬藤
      
　　據外媒“每日科學”官網日前報道
      ，斯坦福大學的機械工程師們開發(fā)出一種全新的仿藤機器人，能夠在不移動整個身體的情況下
      ，長距離生長，并能蛇形蜿蜒
      。研究者已證明
      ，它在災難搜救和醫(yī)療中將是大有作為的
      。該項目由美國國家科學基金會資助，相應研究論文已發(fā)表于《科學機器人》雜志上
      。
      
　　設想一下，在雜亂無章的倒塌建筑中
      ，救援人員在急切地搜尋遇難人群。但是
      ，他們既沒有徒手去挖碎片，也沒有放出搜救犬去嗅生命跡象在哪兒
      ，而是首先拿出一個小的密封氣缸，將設備放在災難現場的縫隙入口處
      ，然后旋轉開關，機器人的“生長”開始了
      ！
      
　　只見，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，進入石頭
      、草叢和泥土混雜的地下空間
      。它的動作就像快速生長的爬藤一樣，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，無法抵達的地方是什么樣的狀況
      。
      
　　對新型軟體機器人來說
      ，這僅僅是一種可能的應用。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
      。生物具有生長的特性，無論是藤蔓
      、真菌還是人腦內的神經細胞，都能通過軟性延展來覆蓋距離
      ，那么仿生裝置應該也可以。因此
      ，他們提出了“會生長的軟體機器人”這一概念，并設計了一些具有挑戰(zhàn)性的實驗進行了驗證
      。
      
　　機械工程學教授埃里森·岡村是該論文的資深作者，他解釋說
      ，“我們試圖從根本上弄清楚軟體機械移動或生長的機制原理，它的方式與世界上所有的動物或人類都完全不同”
      。為了知道機器人能做什么，研究小組甚至制作出復雜的迷宮模型
      ，讓機器人穿越各種障礙，朝著預設目標前進
      ，并成長為一個獨立結構。
      
　　它不需要機械整體運動
      ，而只需要尖端運動
      
　　這個新機器人背后的設計思想顯而易見，并不復雜
      。首先是有一管的軟材料折疊在氣缸內部，就像一團有序蜷曲著的襪子一樣
      。機器人在頂端攝像頭的控制下
      ，總朝著一個方向生長，比如軟材料位于充氣嘴的前端
      ，軟體機器人的管子始終朝著右側延展生長。
      
　　實驗室中的原始版機器人采用薄而廉價的塑料制成
      ，當研究人員通過固定端壓入空氣時，機器人呈外翻生長的姿態(tài)
      ，而在后來的新版本中，任何流體也許都能代替壓縮空氣
      ，從而讓軟體機器人具有不同性能。這種設計非常有用的一個特點就是
      ，它不需要機械整體運動，而只需要尖端運動
      ，節(jié)省了時間和能量。
      
　　來自加利福尼亞大學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，機器人的身體從末端開始延伸
      ，在“生長”過程中，身體會附著在草叢中
      ，或被巖石卡住，但這并不能阻止其行動
        ，因為末端還在不斷長出新“肢體”
        。
      
　　測試機器人性能的方法也很簡單
        ，即讓機器人從一個地方穿越障礙到另一個地方。研究人員設計了混合捕蠅紙、粘膠水
      、釘子和冰凍墻面的通道
      ，而機器人成功越過了所有阻礙，并在傳感器幫助下
      ，通過感知二氧化碳的方式尋找到了被困幸存者模型。整個過程中
      ，雖然機器人的軀干被釘子刺破，但由于被刺破的區(qū)域沒有繼續(xù)移動
      ，釘子堵住了氣孔，機器人的氣腔保持正常
      。
      
　　在另一些極端情況下，機器人“舉起”了100公斤的木箱
      ，從只有軀干截面面積10%的門隙中穿越而過，并且還進入了天花板頂上
      、墻內管道等地方
      ，甚至為人們提供了一種在狹小空間布置路由線的新方法
      。
      
　　它們比純機械機器人更安全
      
　　研究者指出，人們應該關注的是
      ，軟體機器人能夠移動進入一個不可預知的困境中，它的行動不受障礙物的影響
        ，人們不必擔心它在探索時被破壞或卡死。原始版之后
        ，新開發(fā)的機器人版本還囊括了一個控制系統(tǒng)，能夠讓機器人膨脹
        ，使生長方向朝左或右，并將末端攝像機拍下的圖像傳到外界
        。
      
　　這種機器人的主要優(yōu)點在于，它們比純機械機器人更安全
        。這不僅是因為它們柔軟
        ，還因為它們往往極輕，便于延展靠近人體
        。而且，它行動靈活
        ，可以在復雜路徑中前行。當然
        ，這得歸功于科學家們制作出的精確運動模型。一般來說
      ，純機械機器人更易于建模和控制，但為了讓軟體機器人也達到同樣的行動效果
      ，就需要進行大量試驗，獲得足夠精確的數據
      ，編寫新的控制算法，讓機器人末端的攝像機能夠以超高速率處理運動指令
      ，引導機器人的“生長”方向，完成任務
      。
      
　　如前所述
      ，科學家們手工制造的原型是通過氣壓驅動
      ，未來希望制造出液體驅動的版本。一旦軟體機器人內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的人輸送這些東西，甚至還能幫忙進行滅火
      。因此研究者也在試驗用耐撕尼龍或芳綸等材料制作軟體機器人的外殼。
      
　　研究者也想看到不同尺寸的軟體機器人會如何工作
      ，因此他們還造出了一個僅有1.8毫米直徑的機器人版本。未來，他們希望小微型軟體機器人能推進醫(yī)療進步
        ，比如進入患者身體，在不影響其它器官組織的情況下“生長”
        ，完成檢查任務等等
        。
      科學家開發(fā)新型合成纖毛 使微型軟體機器人能夠在液體中移動
       草履蟲和某些其他微生物通過來回甩動被稱為纖毛的附屬物在液體中移動。 科學家們現在已經開發(fā)出一種新型的合成纖毛
        ，可用于微型機器人等。 纖毛從微生物的身體中伸出來
        ，通過反復向前伸出然后向后掃動來推動它在液體環(huán)境中移動。它們不是齊頭并進
        ，而是開始分別移動，一個接一個
      ，形成“波浪”，沿著微生物的長度方向移動
      。
            研究人員以前曾創(chuàng)造過更大規(guī)模的人工纖毛
      ，但這些系統(tǒng)往往在機械上相當復雜
      ，而且體積太大，無法納入小型設備中
      。然而，荷蘭埃因霍溫 科技 大學的一個團隊最近創(chuàng)造了一個微小的軟體機器人
      ，它利用了一種更小、更簡單的纖毛形式
      。
         為此，科學家們將一種液體聚合物與羰基鐵粉顆粒結合起來
      ，然后將這種混合物倒入一個50微米寬的圓柱形孔陣列中，作為纖毛的模具。當聚合物開始固化成橡膠狀時
      ，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，這使每個纖毛具有不同的磁性
      。
            完成的4毫米長的機器人由一個固體聚合物底座組成，纖毛從一側突出
      。當它被放置在纖毛朝上的水/乙二醇溶液中時
      ，旋轉磁場的應用使纖毛以波浪形式來回移動
      。這使得該裝置的操作有點像一個泵，因為移動的附屬物導致液體迅速流過它
      。
         當機器人被翻轉過來，使纖毛處于底部時
      ，它們的運動使該裝置能夠在一個平面上移動。它甚至可以爬上一個45度的斜坡
      ，并攜帶一個重達其自身重量10倍的物體
      。當旋轉磁場的方向被扭轉時，機器人也同樣扭轉了它的前行方向
      。
               現在研究人員希望
      ，一旦進一步發(fā)展，該技術可以在微流控系統(tǒng)內的泵
      ，或用于輸送藥物或在患者體內執(zhí)行其他功能的柔性微型機器人等應用中找到用途
      。
         這項研究在最近發(fā)表在《ACS應用材料與界面》雜志上的一篇論文中進行了描述。
      

          
      本文地址:http://www.mcys1996.com/jiankang/284160.html.
      
          
      
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