世界上*個*軟體自驅(qū)動機(jī)器人,用氣動取代無需電池

長期以來，機(jī)器人界一直希望造出通體由軟性材料構(gòu)成的機(jī)器人，但開發(fā)出柔性的供能和控制元件一直是難點(diǎn)，例如現(xiàn)在很多研究人員紛紛都在開發(fā)柔性電池和電路板。

然而近，哈佛大學(xué)的研究人員采取了不同以往的方法，他們獨(dú)辟蹊徑，制造出了世界上*個*軟體的且自我驅(qū)動的機(jī)器人，就是下圖中的“小章魚”，它可以獨(dú)立運(yùn)行4~8分鐘。

在8月24日的《自然》科學(xué)雜志上， 哈佛維斯生物工程研究所（Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering）發(fā)表了名為《全軟體自主機(jī)器人的一體化設(shè)計(jì)與制造策略》（An integrated design and fabrication strategy for entirely soft, autonomous robots）的論文，該論文有7位共同作者，Robert Wood 和 Jennifer Lewis兩位教授是該項(xiàng)研究的領(lǐng)導(dǎo)人物。

之前有報道過波蘭團(tuán)隊(duì)打造的軟體毛毛蟲機(jī)器人，它的材料確實(shí)全部都是軟性的，但是并不是自驅(qū)動的。“毛毛蟲 ”由液晶彈性體（LCEs）制成，LCEs隨著光發(fā)生形變而使機(jī)器人發(fā)生移動，所以如果要讓它運(yùn)動，就需要人為對外界光源進(jìn)行控制。

而這個全軟體的“小章魚”是自我驅(qū)動的，不需要外界給予任何控制和刺激。

從動態(tài)圖來看，這個“小章魚”似乎并不是很靈敏，緩慢的換腿動作讓它看起來有些“呆萌”，然而它真正具有里程碑意義的特點(diǎn)是：在沒有電池和電路板的情況下，實(shí)現(xiàn)自我驅(qū)動。具體而言，它不是傳統(tǒng)的“電動”的，而是“氣動”的。

“小章魚”依靠體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)供能，這個化學(xué)反應(yīng)里，少量的過氧化氫轉(zhuǎn)變成了大量氣體，這些氣體流入“小章魚”的手臂，給手臂充氣從而引發(fā)運(yùn)動。

“一直以來 ，軟體機(jī)器人的供能元件擺脫不了某些堅(jiān)硬材料。過氧化氫棒的地方就是它是一個十分簡單的化學(xué)反應(yīng)，這讓我們可以取代以往堅(jiān)硬的供能元件。

除此之外，更令人印象深刻的是，它的整個微流體網(wǎng)絡(luò)都可以“自我反饋”。看下面的微流體邏輯回路動態(tài)圖：藍(lán)色和紅色線路分別控制著不同的手臂，藍(lán)色手臂充氣了之后，反饋回來，紅色手臂再自動充氣。

這是模擬了簡單的電子振蕩器（電子振蕩器是用來產(chǎn)生具有周期性的模擬信號的電子電路），以控制過氧化氫發(fā)生反應(yīng)的時機(jī)，實(shí)現(xiàn)自我驅(qū)動。

另外，整個系統(tǒng)制造起來十分簡單，它結(jié)合了三種制造方法：軟光刻技術(shù)、塑模和3D打印。里面所需的各個部件，包括燃料庫、驅(qū)動和刺激元件等，都可以十分快速地制作出來。

集成過程的簡單性為更加復(fù)雜的設(shè)計(jì)開辟了道路。下一步，團(tuán)隊(duì)希望設(shè)計(jì)出一個能爬、能游泳并與周圍環(huán)境互動的升級版“小章魚”。

這個“小章魚”或許正在開啟新一代軟體機(jī)器人的大門。