《加州大学科学家研发鳗鱼幼虫状机器人》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: mall
  • 发布时间:2018-07-03
  • 来自加州大学圣地亚哥分校和伯克利分校的科学家们研发的一种新型鳗鱼幼虫状机器人,可以在没有电马达的盐水中静静地游泳。该机器人可以利用人造肌肉感应的电极室,推动其在盐水中发生运动。该研究结果已发表在4月25日的《科学机器人》(Science Robotics)杂志上。

    研究人员说,柔软的机器人可以靠近正在游泳的鱼和无脊椎动物而避免打扰或伤害它们。现在,大多数用于观察海洋生物的水下航行器都是刚性和潜艇式的,并且由携带噪音螺旋桨的电动机驱动。海洋生物学家Dimitri Deheyn说:“鳗鱼机器人可以将一个全新的”不受干扰的、非侵入性的“水生生物群落的生物和行为数据记录下来,为生态系统的观察、理解和管理提供了新机会。”

    该研究的关键创新点是使用鳗鱼机器人周边的盐水来产生驱动电力。机器人上装有电缆,可以将电压施加到周围的盐水以及人造肌肉内的导电室中。机器人的电子装置会在外部的盐水中传递负电荷,并在机器人内部产生正电荷,使物质发生偏振并激活肌肉般的推进力。这些电荷的替代变化导致人造肌肉弯曲,从而产生机器人的运动。电荷位于机器人表面外,其电流非常小,因此可以安全地用于附近的海洋生物。

    此前,其他研究小组开发了类似的机器人。但为了提供动力,他们使用了需要在半刚性框架内保持恒定张力的材料。而鳗鱼机器人的发明证实,框架是没有必要的。

    机器人人造肌肉内的导电室涂有荧光染料,以帮助研究人员观察机器人的活动。Deheyn表示,未来荧光技术可以用于其他目的,现在研究人员利用其作为一种通信模式,激活或关闭机器人内部的传感器。

    接下来的研究内容主要包括提高机器人的可靠性和改善几何结构。研究人员需要改进压载物,为机器人配备重物,以便能够潜入更深的水下。目前,工程师已经运用一系列物体,如磁铁,来简化压载重量。在未来的工作中,研究人员计划为鳗鱼机器人造一个头部来容纳一套传感器。

    Deheyn说:“鳗鱼机器人只是一个开始,它的前景很光明,特别是在那些目前难以用传统手段进行观测的地区,其意义重大。”

    (刘雪雁 编译)

    联系我们:

    中国科学院武汉文献情报中心

    情报网网站:http://marine.whlib.ac.cn

    机构网站:http://www.whlib.ac.cn/

    邮箱:marine@mail.whlib.ac.cn

    电话:027-87197630

    QQ:2215235038

  • 原文来源:https://scripps.ucsd.edu/news/research-highlight-transparent-eel-soft-robot-can-swim-silently-underwater
相关报告
  • 《科学家研发无需电池和电线可折叠机器人》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:姜山
    • 发布时间:2017-08-08
    • 据国外媒体报道,受日本传统折纸艺术启发研制的可折叠机器人能够进入传统机器人无法到达的环境、完成传统机器人无法实现的任务。但这些设备存在一个巨大的缺陷:它们必须配备电池或电线。如今,哈佛大学的研究人员找到了该问题的解决方法。他们设计出的可折叠机器人能够利用无线磁场进行控制。可折叠机器人是一种时髦的、可按需生产的机器人。使用者可将其折叠起来,送入其它形状无法进入的环境,然后再让机器人恢复形状、执行任务。 问题在于,目前最复杂的折纸机器人需要配备电池和电线,因此沉重笨拙,从生物角度来看也不安全。 没错,可折叠机器人最令人激动的一点,便是它们在医学奖展露的巨大潜力。未来的医生可以将微型折纸机器人送入病人体内,展开后再执行治疗任务,如将药物送到指定人体部位等。电线和电池显然会造成干扰。因此威斯生物工程研究所和哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院的科学家们决定研发一款外部供电的无线可折叠机器人。 此前,科学家已经研发出了无需电池或电线的可折叠机器人,但它们的设计过于简单基础。相比之下,新型可折叠机器人的形态和功能更加复杂。 在机器人学家穆斯塔法·博伊瓦特(Mustafa Boyvat)的带领下,研究人员设计并测试了几种不同的系统,包括一款能折叠成四分之一大小的四面体型机器人和一款由纸制成的、手掌大小的船型机器人。 为让这些机器人无需电池运作,研究人员在其关节处安装了两个元件:一是由形状记忆合金制成的线圈,在受热时可使机器人恢复原始形态;二是在特定磁共振频率下可产生电能的小型电路。 通过改变磁场频率,机器人可根据需求、将某个关节折叠起来,不会互相干扰。而如果叠加磁场,多个关节便可同时折叠。该研究团队展示了多种自由度,厘米级和毫米级均可实现。 “就像折纸一样,我们的设计十分简单。”共同作者Je-sung Koh指出,“该系统只需要在机器人身上安装基本的被动电子元件、用来产生电流,其余问题都交由机器人自身来解决。” 研究人员无需接触它们,便可移动和展开这些设备,即使看不见它们也无甚影响。 “我们相信,此次研究体现了无线供电、无线控制的折纸机器人的可行性,”该研究作者指出,“该技术可用来研发无需电力存储或控制元件的可折叠医疗设备,在病人体内进行远程作业。” 除此之外,研究人员还在设想一款可吞入体内的机器人,用来代替内窥镜。该设备可在体内穿梭,执行简单任务,如抓取组织或拍摄视频等。最令人激动的是,该设备的大小可以随意变换。 “微型化的研究还可以继续深入,”博伊瓦特指出,“我认为我们尚未达到机器人体积的下限。能够进一步研究我们的设计、将其用于医疗领域,我们倍感激动。” 接下来,研究人员计划用不同大小和配置的机器人开展实验,并测试它们在不同频率段的表现。但要看到更为复杂而精良的折纸机器人,还不知要等待多久。
  • 《科学家造出液态金属驱动机器人 》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2018-11-05
    • 中国科学家说,他们受阿诺德·施瓦辛格主演的电影《终结者》中能够自我修复的变形杀手机器人——T-1000启发,研发出了一种由液态金属驱动的机器人。 据香港《南华早报》网站10月25日报道,这种手掌大小的机器人包括一个塑料轮子、一小块锂电池和几滴液态金属。当液态金属的重心发生改变时,机器人的车轮会滚动,而液态金属的重心是通过嵌入式电池改变电压来控制的。 苏州大学机器人领域教授李相鹏说:“我们受到了电影《终结者2:审判日》中T-1000的启发。” 报道称,李相鹏与中国科学技术大学的张世武以及澳大利亚伍伦贡大学的研究人员一道,设计了这种液态金属机器人原型。 他们的研究成果近日发表在美国《先进材料》杂志上。 参与了这项研究的伍伦贡大学的研究员唐世阳(音)说:“未来,我们预计会进一步研发使用液态金属的软体机器人,这类机器人可用于执行像搜救地震受困者这样的特殊任务,因为它们可以在改变形状后进入人无法进入的空间。” 李相鹏说,他的团队6年前开始研究这个项目,当时材料科学家发现了液态金属合金的独特性能:高导电性、可控表面张力和极端灵活性。 唐世阳说:“我们认为,液态金属合金有助于开发出能够改变自身形状的自重构机器人。而且,自从我10岁那年看了那部电影后,我就一直在思考像T-1000这样的柔性机器人。” 报道称,虽然与上世纪90年代那部大片中令人胆寒的杀手机器人相去甚远,但研究人员说,他们设计的这种机器人可以让人类朝着拥有由类似生物体的高顺应性材料制成的软体机器人迈进一步。 李相鹏说:“考虑到微型纳米机器人的灵活性和高能量转化率,它们能输送癌症药物,并在人体中寻找肿瘤细胞。” 报道称,李相鹏带领的团队通过利用电压变换来触发运动,在研发镓基液态金属驱动机器人方面取得了突破。 镓是一种柔软的类似银的材料,用在电子电路和半导体中。液态镓合金看起来像水银,往往表现为水滴的形式。 研究报告称,他们将液态金属合金的液滴密封在溶液管中,在改变形状后让整个装置的重心发生改变,从而转动了轮子。 这个过程是通过改变液体的电压来控制的,而车轮可以在平坦表面上被引导到特定的方向。 唐世阳说:“下一步,我们打算使用多个轮子,让它在三维环境中运动。” 李相鹏说,团队还致力于研发出一种类似于最近《星球大战》系列电影中出现的BB-8那样的机器人,拥有可以自由活动的半球形头部。 报道还称,科学家甚至可能会利用这种让轮子滚动的新方式研发出未来无需化石燃料或电机也能行驶的汽车。 李相鹏说:“或许10年后,液态金属机器人将真实存在。”