這款機器人的制造和操作都沒有硬件和電子部件的參與。
一個軟體機器人,連接到一個氣球,浸沒在一個透明的水柱中,下潛然后上浮,然后再次潛水和浮出水面,就像一條追逐蒼蠅的魚。這對已有的軟體機器人而言實在不是一個復雜的技巧,但與大多數軟機器人不同,
這款機器人首次完全依賴于軟數字邏輯。
在這個機器人系統中,一臺柔性的橡膠計算機告訴氣球何時上升或下降。
在過去的十年中,軟機器人已經涌入到了金屬占主導地位的機器人領域。
由橡膠硅樹脂材料制成的夾具已經用于生產線上:緩沖爪抓取水果和蔬菜,如西紅柿,芹菜和香腸。
而在實驗室中,夾具可以拾取光滑的魚,活老鼠甚至昆蟲,從而代替人們完成更多的任務。
軟機器人所需要的控制系統比硬機器人更簡單。
這主要是因為夾具是如此的柔軟,不會產生過大的壓力損壞物體,這樣就不需要進行校準壓力,簡單的實現開關就足夠了。但到目前為止,大多數軟機器人仍然依賴于某些硬件:金屬閥、橡膠夾持器和臂的空氣通道。
現在,研究人員用橡膠和空氣建造了一臺柔軟的計算機。
DanielJ. Preston表示“我們正在模仿電子計算機的思維過程,只使用軟材料和氣動信號,用壓縮空氣代替電子設備“,
他是PNAS發表論文的第一作者,也是GeorgeWhitesides的博士后研究員。
為了實現復雜操作所需的最小類型的邏輯門——NOT(非),AND(與)和OR(或),
Preston的軟計算機使用硅膠管和加壓空氣模擬該系統。他編程軟閥以對不同的空氣壓力作出反應。例如,對于NOT邏輯門,如果輸入為高壓,則輸出為低壓。Preston表示,顯然這是對圖靈深邃思想的又一次運用。
例如,水箱中的浮動魚狀機器人使用環境壓力傳感器(改進的非門)來確定要采取的行動。
當電路感應到水箱頂部的高壓時,機器人下潛
當感應到深處的高壓時,機器人上浮。
如果有人按下外部軟按鈕,機器人也可以執行相應的命令。
但是,如果一個柔軟的機器人撞到一個人,對你而言可能就是享受了一把按摩。
這樣僅使用軟部件制造的機器人有幾個好處。在工業環境中,大型金屬機器運動時可能來不及減速而撞到人類,如果是金屬機器人就可能會造成嚴重的傷害。不僅僅是更安全:軟體機器人通常更便宜,更簡單,重量更輕,耐損壞和腐蝕性材料。
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對于咱們的軟體機器人,顯然要好過些
經過編程化,機器人可以感知用戶的溫度并進行軟擠壓以指示發燒,當水壓上升過高時向潛水員發出警報,或者在自然災害后清楚廢墟以幫助找到受害者。軟機器人也可以進行運用到電子設備的研究中:比如,核故障后的高輻射場或外太空中產生的輻射場,以及磁共振成像(MRI)機器的內部。亦或在颶風或洪水過后,一個“強壯”的軟機器人可以管理危險的地形和有害的空氣。
(除非你確實足夠硬)
Preston說:“如果它被汽車碾過,它就會繼續運轉,這對硬機器人而言是難以實現的。”Preston及其同事不是第一個不通過電子設備來控制機器人的研究人員。其他研究團隊設計了微流體電路,可以使用液體和空氣來創建非電子邏輯門。然而,微流體邏輯電路通常依賴于硬質材料,如玻璃或硬塑料,并且它們使用這樣的薄通道,一次只有少量空氣可以通過,從而減慢機器人的運動。相比之下,Preston的通道直徑更大——接近1毫米,這使得空氣流速更快。
微流體電路的能量效率也較低。即使在休息時,這些設備也使用氣動電阻器,它將空氣從大氣流到真空或壓力源以保持靜止。
他的空氣夾持器可以在幾秒鐘內抓住物體。Preston的電路在休眠時不需要能量輸入。在機器人遠離可靠能源的緊急情況或災難情況下,這種節能顯得至關重要。
橡膠機器人也提供了誘人的可能性:隱形(這可能是抄襲了水母)。
根據Preston選擇的材料,他可以設計一個與特定物質進行索引匹配的機器人。因此,如果他選擇一種在水中偽裝的材料,機器人在浸沒時會顯得透明。
顯然這個點子很有意思,在氣動原理的基礎上輔以離散化的氣壓實現計算機化,
只是不知道點子能否實現。
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