《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。”

  • 原文来源:http://www.stdaily.com/index/kejixinwen/2018-11/04/content_727586.shtml
相关报告
  • 《我学者研发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:2018-10-22
    • 电影《终结者》中的液态金属机器人“T1000”开启了液态金属在机器人领域应用的梦想之门。记者从中国科学技术大学获悉,该校精密机械与精密仪器系张世武副教授研究团队与其合作者组成的联合研究组,设计了基于镓基室温液态金属的新型机器人驱动器,首次实现了液态金属驱动的功能性轮式移动机器人。该成果日前发表在《先进材料》杂志上。 镓基室温液态金属具独特的表面性质及理化特性,可以通过电场、磁场以及浓度梯度场等多种能量场或者表面改性等方式,实现变形、移动、分离以及融合等多种形态学变化,在微流体、生物医学以及机器人等领域展示出巨大的应用前景。然而,液态金属在机器人领域应用研究目前仅局限于以液态金属液滴为机器人本体,尚无基于液态金属的功能性机器人的研究报道。 研究人员设计了一种具有超疏水表面的极轻半封闭轮式结构,将液态金属液滴限制在狭长的轮体内部;通过巧妙设计的随动微型电极支架施加外部电场驱动轮体内液态金属运动,进而持续改变轮式机器人的重心,驱动轮式机器人滚动。同时,研究人员对所提出的新型液态金属机器人做了动力学建模与分析,并通过实验探索了电解液浓度、施加电压、液态金属体积、轮体结构等参数对机器人运动性能的影响,获得驱动运动的最佳参数匹配。进一步,通过集成电池系统,研究人员成功设计了新型液态金属自驱动轮式移动机器人。
  • 《美国科学家创造出全球首个活体机器人》

    • 来源专题:集成电路
    • 编译者:shenxiang
    • 发布时间:2020-01-16
    • 1月14日消息 全球首个活体机器人诞生了!美国佛蒙特大学计算机科学家和塔夫茨大学生物学家共同创造出100%使用青蛙DNA的可编程的活体机器人xenobots,这项最新的研究结果已经于2020年1月13日在美国国家科学院院刊上发表。 这些机器的名字来源于非洲爪蛙(Xenopus laevis),这也是为其提供干细胞的青蛙种类,机器人的宽度不到一毫米(0.04英寸),能按照计算机程序设计的路线移动,还能负载一定的重量,可以在人体内部移动。他们可以步行、游泳,没有食物也可以生存数周,并且可以一同合作工作。 佛蒙特大学说,这些是“完全新的生命形式”。 干细胞是非专业细胞,具有发展为不同细胞类型的能力。研究人员从青蛙胚胎中刮取了活的干细胞,并使其孵化。然后,根据佛蒙特大学的新闻稿,这些细胞被切割并重塑成由超级计算机设计的特定“身体形态”,即“自然界从未见过的形态”。 然后这些细胞开始孵化,皮肤细胞形成机器人的整体结构,而心肌细胞进行搏动使机器人能够自行移动。Xenobot甚至具有自我修复功能,当科学家把它们进行切割时,机器人会自行愈合并继续移动。 佛蒙特大学的首席研究员之一约书亚·邦加德(Joshua Bongard)在新闻稿中说:“这些都是新颖的活体机器。”“它们既不是传统的机器人,也不是已知的动物物种。它是一类新的人工制品:一种活的可编程生物。” Xenobot机器人看起来不像传统的机器人,它们没有闪亮的齿轮或机械臂。取而代之的是,它们看起来更像是一团移动的肉团。研究人员说,这是有意的,这种“生物机器”可以实现钢铁和塑料机器人通常无法做到的事情。 研究人员在周一发表于《美国国家科学院院刊》上的研究中说,传统的机器人“随着时间的流逝会退化,并可能产生有害的生态和健康副作用。”而生物机器人对人类健康更环保,更安全。 这些生物机器人预先装载了自己的脂质和蛋白质沉积物食物来源,使它们能够生存一周以上的时间,但它们无法繁殖或进化。但是,在营养丰富的环境中,它们的寿命可以长达几周。 这项研究表明,这种活体机器人有可能被用于许多任务,该研究部分由美国国防高级研究计划局提供资金,该局是监督军事技术发展的联邦机构。Xenobots可用于清除放射性废物,在海洋中收集微塑料,在人体内部运输药物,甚至进入我们的动脉以清除斑块。活体机器人可以在水性环境中存活几天甚至几周,而无需额外的营养,这使它们适合体内药物输送。 除了这些直接的实际任务,活体机器人还可以帮助研究人员更多地了解细胞生物学,从而为人类健康和长寿的未来发展打开大门。 研究人员说:“如果我们可以按需制作3D生物形式,我们可以修复先天缺陷,将肿瘤重编程为正常组织,在外伤或退行性疾病后再生并战胜衰老。”这项研究可能“对再生医学产生巨大影响(构建身体部位并诱导再生)。”