據(jù)英國《通訊·材料》雜志24日發(fā)表的一項機(jī)器人最新研究，歐洲科學(xué)家團(tuán)隊報告研發(fā)一種磁驅(qū)動的新型高速軟體機(jī)器人。這種機(jī)器人可以超快速地完成行走、游泳、漂浮和捕捉活體蒼蠅，將在生物組織工程與生物力學(xué)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
對于自然界的生物而言，高速行動對捕獵、逃跑和飛行至關(guān)重要。這一點對于軟體機(jī)器人也一樣有用，因為它使機(jī)器人可以捕捉快速移動的物體，并對周圍動態(tài)環(huán)境迅速做出反應(yīng)。
但是，要在機(jī)器人身上復(fù)制這種高速行動非常具有挑戰(zhàn)性。電動機(jī)可以在“硬體”機(jī)器人身上模仿這種行為，但使用的是一些基于塑料或橡膠等材料所制造的便宜而簡單的機(jī)器人系統(tǒng)。
而此次，德國亥姆霍茲德累斯頓羅森多夫研究中心的科學(xué)家丹尼斯·馬卡羅夫、奧地利約翰·開普勒林茨大學(xué)馬汀·卡爾滕博納及他們的同事，展示了磁驅(qū)動高速軟體機(jī)器人的設(shè)計原理、材料和制作工藝。他們在機(jī)器人體內(nèi)嵌入微小的磁體，快速響應(yīng)磁場，使機(jī)器人可以根據(jù)它們具體的形狀移動。在演示中，機(jī)器人可高速完成行走、游泳、漂浮和捕捉活體蒼蠅等運動。譬如，一個花形機(jī)器人在一只蒼蠅觸發(fā)陷阱后捕捉了它，隨后張開磁驅(qū)動的八臂又釋放了它;一個三角形機(jī)器人可以在空中快速自我卷曲并向前行走;一個六臂機(jī)器人可以抓取、運輸和釋放無磁性物體;模擬蝠鲼形態(tài)的機(jī)器人可以在水中帶著物品游泳;而放置于透明玻璃管中的四臂機(jī)器人，可在3.7mT磁場作用下漂浮。
研究人員表示，這種設(shè)計取得了迄今已報道的軟體機(jī)器人最高的比能量密度，這對于低磁場下的高速驅(qū)動很關(guān)鍵。
這種機(jī)器人可快速適應(yīng)各種環(huán)境條件，在有限的環(huán)境中激發(fā)生物醫(yī)學(xué)潛能，并可以作為模型系統(tǒng)來開發(fā)受自然啟發(fā)的復(fù)雜動作，同時，這些機(jī)器人也可用于生物組織工程——作為更大的機(jī)器人系統(tǒng)的組成成分，或可用于研究高速行動生物體的生物力學(xué)響應(yīng)。
總編輯圈點
由于軟體機(jī)器人的力學(xué)特性，其運動可能會變得不可預(yù)測，因此也難以控制。但是，科學(xué)家現(xiàn)在證明軟體機(jī)器人不僅可以精確控制，而且能完成異常難度的運動。行走游泳只是小菜一碟，懸浮和運貨也不在話下，甚至當(dāng)速度足夠快時，還可以活捉蒼蠅。這一成果激發(fā)了生物組織工程領(lǐng)域未來的研究，可以說，這種新型軟體機(jī)器人會成為研究快速生物機(jī)械過程——如快速移動生物體的流體動力學(xué)和空氣動力學(xué)的一個模型范本。
