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哈佛团队受孔雀蜘蛛启发 研发微流体系统驱动的小型软体机器人

2018-08-09

据外媒报道,机器人的经典形象通常是刚性和具有金属质感的,但如果它们在现实世界中与人类一起工作,它们将需要更柔性的触感。哈佛大学的研究人员已经开发出一种生产小型软体机器人的新方法,并通过创造一种由微流体系统驱动的柔性孔雀蜘蛛机器人来证明这一点。

这只小蜘蛛不是第一个动物形状的软体机器人。两年前,哈佛大学的一些研究人员展示了Octobot机器人,这是一种受章鱼启发的化学动力软体机器人。新的蜘蛛机器人是该项目的明确进展,缩小到毫米级。蜘蛛机器人没有刚性部件,从微流体系统中获得其运动,外观和能力。在它的主体内部是一个薄的中空管系统,通过该系统泵送特种液体,以驱动其四肢,改变其颜色或设置更多的永久性特征。

“最小的软体机器人系统仍然非常简单,通常只有一个自由度,这意味着它们只能促成一种特定的运动形状或类型的变化,”该研究的共同作者 Sheila Russo表示。“通过开发融合了三种不同制造技术的新型混合技术,我们创造了一种仅由硅橡胶制成的软体蜘蛛机器人,具有18个自由度,包括结构、运动和颜色的变化,以及微米范围内的微小特征。 ”

研究人员开发了一种制造这些设备的新方法,他们称之为Microfluidic Origami for Reconfigurable Pneumatic/Hydraulic (MORPH) 设备。除了弹性硅胶外,机器人本身由无弹性硅胶制成,由12层薄层组成,使用激光蚀刻出来然后粘合在一起,为机器人提供3D结构。为了达到其最终形状,这些微流体通道中的一些通过可固化树脂加压。当用来自外部的UV光照射时,树脂硬化并使较软的层永久地弯曲成所需的形状。

然后研究人员用其他管子填充有色液体,使蜘蛛的眼睛变亮,使其呈现出更加丰富多彩的腹部图案,就像真正的孔雀蜘蛛一样。将液体泵入腿部的通道也可以使其“行走”。虽然目前的机器人本身并没有为任何实际目的做好准备,但该团队表示,这更像是MORPH生产方法的概念验证。

“MORPH方法可以为那些更专注于医疗应用的研究人员开辟软体机器人领域,这些机器人较小的尺寸和灵活可以为内窥镜和显微外科提供全新的方法,”哈佛大学威斯学院的Donald Ingber说道。

该研究发表在《先进材料》杂志上。