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在指尖上的微型毛虫机器人
(图片来源于:华沙大学物理学院)

引言

华沙大学物理学院的研究人员,使用液晶弹性体技术,演示了一种智慧微型机器人,能够模仿毛虫的步态。15毫米长的软体机器人,从绿色光线上吸收能量,通过空间调制的激光射线控制。除了在平面上传播,它也可以爬过山坡,挤过窄缝,运输东西。


柔性机器人所面临的挑战

多年以来,科学家和工程师们,都在尝试建造可以模仿,自然界中的运动模仿。大多数这些设计,都是刚性的骨架和连接,通过电动或气动装置驱动。


IntelligentThings之前介绍几款仿生机器人,例如:蝗虫一样的搜救机器人(点此阅读),像蛇一样在海底滑行的Eelume机器人(点此阅读),昆虫大小的RoboBee机器人可以飞行和游泳(点此阅读),仿昆虫的机器人(点此阅读),SCAMP多模态机器人(点此阅读)。

然而,在自然界中,大量的生物使用柔性身体行走,例如蚯蚓,蜗牛,昆虫幼虫,可以有效的在复杂环境中,使用不同的策略移动。目前为止,创造柔软机器人的尝试,仍然限制在较大的规模(通常几十厘米),主要是由于电源管理和远程控制方面的困难。

液晶弹性体的作用

液晶弹性体(LCEs),是智能物质,在可见光照射下,会产生很大的形变。最新研发的技术,能够将这些柔性物质,通过预定义的驱动性能,做成三维形式。光致变形,让单块集成电路 LCE 结构,无需许多离散的致动器,就可以产生复杂的动作。

柔性毛虫机器人

华沙大学的研究人员,和来自LESN(意大利)以及剑桥(英国)的同事,开发了一种自然级的柔性毛虫机器人,使用光力学液晶弹性体单块集成电路设计。机器人身体,由光敏感的弹性体和分子排列成的条纹组成。通过控制运动的变形模式,机器人模仿不同的自然界对象的步态。它可以走上斜坡,紧缩穿过狭缝,并且推动超过它身体十倍的对象,证明其在具有挑战性的环境中执行能力,并且指向未来的潜在应用

设计柔性机器人,需要全新的力学模式,能量供应和控制。我们开始从自然学习,并且让我们的设计方法从自然进化中学习。波兰,华沙大学物理光子纳米结构系的Piotr Wasylczyk,项目领导者这么说。

未来展望

研究人员希望,通过反思材料,制备技术和设计策略,打开柔性机器人新的领域,在微型和毫米级的规模,包括可以游泳的(在表面或者水下),甚至飞行物。


参考资料

【1】Mikołaj Rogóż, Hao Zeng, Chen Xuan, Diederik Sybolt Wiersma, Piotr Wasylczyk. Light-Driven Soft Robot Mimics Caterpillar Locomotion in Natural Scale. Advanced Optical Materials, 2016; DOI: 10.1002/adom.201600503

【2】http://www.fuw.edu.pl/press-release/news4657.html


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液晶弹性体机器人毛虫:从光线中吸收能量
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