记者,刘传书
编辑,陈克轩(实习)
OMG!!这还是我认识的机器人吗?
不仅可以“伪装变色”
,还可以“软变形”
。这是什么样的黑色技术?
最近,深圳高级研究院发明了一种可以“变色”的软件爬行机器人
一方面,它向变色龙学习,通过调整其结构颜色(不同于颜料)来改变颜色另一方面,
由软材料制成,运动灵活,尤其是面对人体时,这比硬机器人更安全。魔法软式机器人适应环境是软式机器人的专长
软机器人可以通过模仿自然界中的软体动物在很大范围内任意改变其形状和大小。它可以挤过比正常尺寸小的缝隙,进入传统机器人无法进入的空间。它在侦察、检测、救援和医疗等领域具有广阔的应用前景。例如,它可以被用作一种新型的医学探测机器人,例如一种特殊的内窥镜,它将随着口腔和排泄腔入口的大小而改变,以减少侵入性疼痛。
一些软机器人原理图
同时,它们强壮而有弹性的身体可以抵抗各种冲击并生存下来如果柔软的机器人能够融入到它的环境中,并且不需要面对毁灭性的打击,甚至人或动物都不知道他们在现场,那么它就可以更无形地完成它的工作。
向变色龙
学习“变色技术”通过模仿变色龙的原理,中国科学院深圳高级技术研究所的杜薛敏团队开发了一款软件爬行机器人,可以通过变色与环境互动,同时移动。它能像变色龙一样随周围环境改变颜色。
变色龙变色
要了解这个机器人的开发方法,首先我们应该从变色龙变色原理开始。根据杜·薛敏的说法,变色龙之所以能改变肤色,是因为它的结构颜色。“变色龙的皮肤含有规则排列的纳米粒子。当皮肤松弛或收缩时,纳米粒子的间距会改变,这反过来会改变光的反射效果,并最终给肉眼带来可见的颜色变化。微纳结构与光相互作用产生的颜色称为结构色。“
变色龙皮肤变色显微照片
受变色龙的启发,杜薛敏的团队开发了一种变色薄膜薄膜充满溶剂蒸气后,一方面,纳米孔会迅速膨胀,从而改变间距另一方面,材料的折射率也可以改变,从而实现快速的颜色变化。”杜薛敏说道膜在溶剂气氛中的颜色变化速度可以快至0.2秒,并且可以通过调节膜暴露于溶剂蒸汽的时间长度来实现不同的颜色变化。此外,它还能在乙醇、丙酮、氯仿等溶剂蒸汽中产生相应的颜色变化。该技术通过特定的化学或生物分子刺激实现颜色变化,有望在未来的物理健康监测和环境污染监测领域得到应用。
蒸汽触发材料的快速变色
研究结果于7月31日在线发表在国际顶级学术期刊《细胞,物质》的姊妹期刊上“传统的软件驱动程序很难具备变形和变色的多功能特性,我们开发的爬行机器人能够自主感知环境变化,像自然界的生物一样及时做出反应。”杜薛敏博士在接受采访时说
创造更“真实”的
柔性体机器“人”
本研究的另一个突破在于将快速变色、可控变形和可控运动材料相结合,实现变色龙般的驱动。“通过模仿自然界中爬行动物如蛇和蚯蚓的运动,我们设计了一种可以变色和定向爬行的柔软机器人。它的移动速度已经达到了0.16厘米/秒(它一分钟可以爬行超过它长度的6倍)杜薛敏说,这一成果有望应用于传感、通信和机器人伪装。
集成了可控颜色变化和运动集成
可以理解,本研究的最大困难在于颜色变化和变形功能的同时集成杜薛敏说,独立变色或变形相对容易,但很难获得既能快速变色又能同时变形的材料。该团队对材料进行了巧妙的合成和设计。实验表明,爬行机器人在变色变形持续100多个周期后,仍能保持良好的行驶性能。此外,该团队还将材料设计成各种复杂的形状,如风车和花朵
杜薛敏对这一成就的未来应用有更多颠覆性的计划。
未来,他计划将材料特性与仿人机器人结合起来,使机器人“有皮”,并赋予机器人更多拟人化的情感表达今天的机器人在语言等方面高度拟人化,但它们仍然给人一种冰冷的感觉。如果变色材料能应用于服务机器人,使它们害羞时脸红,生气时变成蓝色,人机交互的效果将大大提高。最终实现人机环境友好的智能交互资料来源:科技日报综合新华,机械工程学报等。
审计:王小龙