第11版:科技前沿 PDF版下载

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■本期观察:苗 帅 姜鑫亮 田 润

步态多样的攀爬机器人

近期,清华大学航空航天学院研究团队研制出一种可适应不同形貌表面的微型软体攀爬机器人。

这种机器人由可重构静电吸附脚掌、可变形身躯和智能关节三部分组成。与以往的攀爬机器人相比,该型机器人采用可定制三维变形能力的小尺度电热驱动器。这种驱动器具有丰富的三维构型和多样的驱动变形能力,在温度作用下还有形状可恢复和刚度可调控的特性。受浮游生物水螅多种运动步态的启发,研究人员通过对可变刚度“智能关节”的控制,使该型机器人可在步进、翻跟斗前进和翻转过渡三种运动步态间按需切换,实现在不同材质、不同粗糙度、不同形貌墙面攀爬,并在两种不同墙面间过渡。

据研究人员介绍,该型机器人在探测、生物医疗等方面有着巨大应用价值,未来或将代替人类进入一些狭窄、复杂的环境中执行探测等作业任务。

手法巧妙的抓手机器人

近期,韩国机械与材料研究所研究团队受象鼻启发,成功开发出世界上第一个能够进行所有抓取动作的抓手机器人。

该型机器人具有柔软的结构、可拉伸的薄壁和允许抓手改变形状的电线。其内部有多个灵活的微通道,可在内部产生真空从而附着在物体上,或者通过修改自身形状匹配接触物体的形状,在物体表面产生黏附力进而起到吸盘的作用。此外,通过拉动控制电线,可以让夹子像爪子一样抓取物体。位于夹持器外部的可拉伸薄壁会包裹并密封目标物体,并在夹持器内部产生真空,极大提高夹持力。

据介绍,抓手机器人不仅可以抓取小于抓手百分之一的小物体,比如直径0.25毫米的针灸针,还可抓取尺寸是其10倍的大型物体。研究团队表示,该型机器人操作方式稳定,且不需要使用任何复杂的机械装置或传感器,未来在各领域都能发挥巨大作用。

随风而起的飞行机器人

近期,芬兰坦佩雷大学研究团队受蒲公英种子的启发,成功研制出一种基于光响应材料组装的飞行机器人。这种聚合物组装机器人由光控制,能靠风飞翔。

这款机器人具有多个仿生特征,高孔隙率和轻质结构帮助其能轻易飘浮在风中,稳定的分离涡环生成让其具备长距离依靠风力辅助飞行的能力。该型机器人配备一个软驱动器,执行器由光反应型液态结晶弹性体制成,通过可见光激发诱导刷毛的打开或关闭。研究人员表示,微小的蒲公英种子状结构可在光的控制下适应风向和风力,光束可用来控制聚合物组件的起飞和着陆。

概念验证实验表明,该型机器人可应用于人工授粉。目前,全球气候变暖导致传粉媒介丧失成为威胁生物多样性和粮食生产安全的重要因素。未来,这款机器人或将有助于全球农业生产。

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