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兵在掌上阅 亮剑弹指间

软体机器人成“挖洞专家”


■沈业宏 郭子涵

从沙土中钻出的一款软体机器人。

近期,国外一家科研团队研制出一款可用于挖洞的软体机器人,吸引了人们的目光。

这款软体机器人身体酷似藤蔓,具有喷气功能,能控制地下相互作用力,进行三维挖掘。

据悉,该软体机器人的设计灵感,来自藤蔓在颗粒介质中的生长特性。在地下世界,运动会挤压大片空间,如果软体机器人全身部位都与沙土接触,表面的摩擦力会急剧增加,阻碍软体机器人继续前进。于是,研究人员将水凝胶这种新材料用于制作软体机器人组件。

有了柔软的水凝胶,软体机器人就像一块橡皮泥,在一定限度内可任意变化形态,像藤蔓一样以顶端“生长”来移动。

研究中还有一个最大挑战:软体机器人从垂直方向切换到水平方向上挖洞时,总会受到升力作用浮出。这是因为在流态化的沙土中,力的分布并不平衡,会对水平运动的软体机器人产生向上作用力。为解决这一问题,研究人员将软体机器人的头部改装成楔形,用来调节升力。

楔形头部上装有一种基于尖端的流动装置。该装置将空气喷射到尖端面前区域,形成不对称向下气流,可在调节升力的同时,还会替软体机器人“开路”,将面前沙土转化成类似悬浮流体的状态。

有了这些装具,软体机器人就成了“挖洞专家”。它在长、浅、定向挖洞方面有良好性能,可适应复杂多变环境,进行快速、精确、小范围运动,代替人类完成地下救灾、安装防侵蚀工程等复杂工作。

研究人员表示,软体机器人能控制尖端延伸方向,并调节它在介质中锚定的牢固程度。这种控制能力,有望帮助人类在月球等低重力环境中实现深度探索。

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