各位不妨发挥一下想象力,猜猜那种比猎豹还要快的机器人会长什么样子?
答案揭晓——
为了让大家看得更清楚,这里展示的是慢放10倍后的动作。
是不是跟你的想象有些出入呢?首先,这个小家伙确实是一款机器人,属于软体机器人类别。
尽管外表不起眼,但它却拥有惊人的速度,最快能达到70个体长/秒;相比之下,猎豹作为陆地上速度最快的动物,最快速度也仅为23个体长/秒。这意味着,这款小机器人的“奔跑”速度是猎豹的三倍以上!
除了奔跑,它还能在水中游得飞快,速度可达4.8个体长/秒,而奥运游泳冠军的速度则为每秒几个体长左右。
这里需要解释一下,以“体长/秒”(BL/s)为单位的速度,主要是为了量化不同大小生物体的速度。
这个超级灵活的机器人是由奥地利的一群科学家设计出来的,相关的科研成果已经发表在Nature子刊Communications上。
接下来让我们看看这个貌不惊人的家伙为何能跑得如此迅速。
柔性材料与电磁感应助力快速移动
其中一个关键因素在于它的“柔软”。通常,机器人多由金属和塑料等刚性材料制成,而这款软体机器人则采用了聚合物和形状记忆合金等柔性材料。这些合金会随着温度变化而发生形变,从而使其运行方式更接近生物体或活组织。
具体来说,这款软体电磁机器人(SEMR)的线圈由一种名为镓铟锡合金(Galinstan)的金属合金构成,采用液体3D打印技术制造而成。该线圈嵌入到一个弹性外壳中,并露出一部分以连接外部电极。
此外,该机器人还配备了一个小型自供电控制器,能够控制其形状,并带有L形或锯齿形的“脚”。
另一个重要因素在于它的“弯曲”。自然界中,许多动物都是通过身体的弯曲和伸展来实现快速移动的。这款机器人同样如此,主要依靠电磁感应原理,在静态磁场中受时变电流影响而运动。
研究者们测试了它的速度,发现这款软体机器人在平面上的移动速度最高可达35个体长/秒;在三维折叠物体表面,其移动速度更是达到了每秒70个体长。据论文所述,这一速度比其他软体机器人快了约17.5倍。
除了跑得快还灵活且耐造
前面提到的控制器能够选择性地控制机器人身体的不同部分,从而实现转向、跳跃等动作。
尽管这个小机器人只有9毫米×9毫米×0.8毫米的尺寸,但却异常耐用。当它正在行走时,研究者悄悄用相当于其体重1764倍的力量将其压扁,然而它依然完好无损。
研究者指出,这些功能对于适应复杂、恶劣的环境至关重要,同时也大大提升了其实用价值。
研究者简介
这款机器人的发明团队来自奥地利的约翰内斯开普勒大学(JKU)。论文的第一作者兼通讯作者Guoyong Mao,本科毕业于浙江大学,后获得固体力学博士学位。在攻读硕士和博士期间,他曾作为交换生前往哈佛大学学习一年。
目前,他担任约翰内斯开普勒大学的软材料实验研究助理。另一位通讯作者Martin Kaltenbrunner现任约翰内斯开普勒大学教授,并负责该校的软材料实验室。
事实上,现在已经有很多种类的软体机器人,它们可以用于清理海洋中的塑料垃圾,甚至帮助人类研究月球和火星的沙漠。Mao和他的团队正在开发更多样化的软体电磁机器人,他们认为这些机器人凭借小巧、速度快等优点,具有广阔的应用前景。
未来,这种机器人有望应用于人体中难以触及的器官检查,例如胃部检查。当然,它们还可以用于更快速地清理垃圾和探索未知环境。
— 完 —
希望以上的改写符合您的需求。