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    跑得比猎(liè)豹快的机器人来了,还能游泳跳跃,大小仅为毫(háo)米(mǐ)级

    2022/10/08Nature 子刊384

    各位请打开脑洞,猜(cāi)猜比猎豹(bào)跑得还快的机器人长(zhǎng)什(shí)么样?



    答案揭晓 ——


    为了让人看清楚,将(jiāng)动作放慢了 10 倍


    是不(bú)是和你想(xiǎng)象中的不(bú)太(tài)一样?

    首先这个小家伙确实是机器人,它属于软体机器人这类。

    另外别看它其(qí)貌不扬(yáng),但(dàn)人家(jiā)运动速度最快可达 70 体长 / 秒(miǎo);而猎豹(bào)作为陆地上跑得最(zuì)快的动物,最快(kuài)速(sù)度也不过 23 体长 / 秒。

    也就是说,这个(gè)小机器人(rén)的“奔跑”速(sù)度是(shì)猎豹的 3 倍(bèi)多!

    除(chú)了跑,它还会游泳,在水中的速度可达 4.8 体长/ 秒,而奥运游泳冠军速度约为(wéi)每(měi)秒一点几个体长。



    在此说明一下,以体长 / 秒(BL / s)为单(dān)位的相对速(sù)度,主要是为了量化(huà)不同大小生物体的(de)速(sù)度。

    这个超级灵活的机器人(rén)出(chū)于一群(qún)奥地利科学(xué)家之手,相关(guān)科研成果目前已登上了 Nature 子刊(kān) Communications。



    下面就来看看(kàn)这(zhè)个相貌平平的(de)家伙为(wéi)何能跑得这么快。

    柔性材料 + 电磁感应实现(xiàn)快速移(yí)动

    其中一个很重要的因素就是它“软”

    常见的机器人一般(bān)都是(shì)由金属和塑料等刚性材料制成(chéng)的(de)。

    与之不(bú)同的是,制作软体机(jī)器人材料主要为:聚合(hé)物和形(xíng)状(zhuàng)记(jì)忆合金(jīn)等(děng)柔性材料(liào),这些合(hé)金会随(suí)着温(wēn)度(dù)变化发生形变。

    这样(yàng)其实和生物体或活组织的方式运作更相似。

    就拿这个软体(tǐ)电磁机器人 (SEMR)来说,其线圈由(yóu)一种叫(jiào) Galinstan(镓铟锡合金)的金属合(hé)金构成,是通(tōng)过液体 3D 打印技(jì)术制作的。

    该线(xiàn)圈(quān)被嵌入(rù)弹性(xìng)外壳,并(bìng)露(lù)出一部分(fèn)来与(yǔ)外部电极(jí)相(xiàng)连。



    此外,该(gāi)机(jī)器人还(hái)配(pèi)备了小型自供电控制器来控制(zhì)形状,并且(qiě)还有 L 形或锯齿形(xíng) “ 脚 ”。



    然后(hòu)还有一个因素(sù)就是(shì)它“弯。因为(wéi)研究(jiū)者表(biǎo)示(shì),自(zì)然界(jiè)中(zhōng),许多动物都是靠弯曲身体的扩张(zhāng)和收(shōu)缩来快速移动的。

    这里(lǐ)再(zài)回顾一下猎豹奔跑(pǎo):


    至(zhì)于这(zhè)个机器(qì)人(rén)是(shì)怎么动的(de),它主要靠的就(jiù)是电(diàn)磁感应:在静态磁场中受到时变电流影响而运动。

    研究(jiū)者测试了它(tā)的速度并发现,这种软体机器人在(zài)平(píng)面上的移动(dòng)速度(dù)可达 35 体长 / 秒;而在(zài)三维折叠物体表(biǎo)面上,其移动速度达到(dào)最大(dà)值:每秒移动 70 倍体长。

    据论文内容(róng),这个速度比其(qí)他软体机器人快了(le)约 17.5 倍。

    除了跑得快还灵活(huó)且耐造(zào)

    前文提到这(zhè)个(gè)机器人还有控制器,这玩意儿可以选择性地控制机(jī)器人身(shēn)体(tǐ)的不同部分,以实现转向、跳跃等动(dòng)作。



    别看它长得这(zhè)么迷你(尺寸(cùn)为 9mm×9mm×0.8mm),但实际上非常耐造:

    当(dāng)小机器人正在行走时,研究者“趁其不注(zhù)意”,用其体(tǐ)重 1764 倍的外力把它压(yā)扁了。

    结果,经过如此大的打击后,这个(gè)机器(qì)人表(biǎo)示(shì):没事儿。



    研究者指(zhǐ)出,这些功能(néng)也是很(hěn)重要(yào)滴!因为这样(yàng)它就能适应更多复杂、恶劣的环境,具有(yǒu)更大的实(shí)用价值(zhí)。

    关键词:




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