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跑得比獵豹快的機器人來了,還能游泳跳躍,大小僅為毫米級

2022/10/08Nature 子刊397

各位請打開腦洞,猜猜比獵豹跑得還快的機器人長什么樣?



答案揭曉 ——


為了讓人看清楚,將動作放慢了 10 倍


是不是和你想象中的不太一樣?

首先這個小家伙確實是機器人,它屬于軟體機器人這類。

另外別看它其貌不揚,但人家運動速度最快可達 70 體長 / 秒;而獵豹作為陸地上跑得最快的動物,最快速度也不過 23 體長 / 秒。

也就是說,這個小機器人的“奔跑”速度是獵豹的 3 倍多!

除了跑,它還會游泳,在水中的速度可達 4.8 體長/ 秒,而奧運游泳冠軍速度約為每秒一點幾個體長。



在此說明一下,以體長 / 秒(BL / s)為單位的相對速度,主要是為了量化不同大小生物體的速度。

這個超級靈活的機器人出于一群奧地利科學家之手,相關科研成果目前已登上了 Nature 子刊 Communications。



下面就來看看這個相貌平平的家伙為何能跑得這么快。

柔性材料 + 電磁感應實現快速移動

其中一個很重要的因素就是它“軟”

常見的機器人一般都是由金屬和塑料等剛性材料制成的。

與之不同的是,制作軟體機器人材料主要為:聚合物和形狀記憶合金等柔性材料,這些合金會隨著溫度變化發生形變。

這樣其實和生物體或活組織的方式運作更相似。

就拿這個軟體電磁機器人 (SEMR)來說,其線圈由一種叫 Galinstan(鎵銦錫合金)的金屬合金構成,是通過液體 3D 打印技術制作的。

該線圈被嵌入彈性外殼,并露出一部分來與外部電極相連。



此外,該機器人還配備了小型自供電控制器來控制形狀,并且還有 L 形或鋸齒形 “ 腳 ”。



然后還有一個因素就是它“彎。因為研究者表示,自然界中,許多動物都是靠彎曲身體的擴張和收縮來快速移動的。

這里再回顧一下獵豹奔跑:


至于這個機器人是怎么動的,它主要靠的就是電磁感應:在靜態磁場中受到時變電流影響而運動。

研究者測試了它的速度并發現,這種軟體機器人在平面上的移動速度可達 35 體長 / 秒;而在三維折疊物體表面上,其移動速度達到最大值:每秒移動 70 倍體長。

據論文內容,這個速度比其他軟體機器人快了約 17.5 倍。

除了跑得快還靈活且耐造

前文提到這個機器人還有控制器,這玩意兒可以選擇性地控制機器人身體的不同部分,以實現轉向、跳躍等動作。



別看它長得這么迷你(尺寸為 9mm×9mm×0.8mm),但實際上非常耐造:

當小機器人正在行走時,研究者“趁其不注意”,用其體重 1764 倍的外力把它壓扁了。

結果,經過如此大的打擊后,這個機器人表示:沒事兒。



研究者指出,這些功能也是很重要滴!因為這樣它就能適應更多復雜、惡劣的環境,具有更大的實用價值。

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