¿Qué es un robot blando?
Existe un robot mágico que puede hacer esto:
Crecer por sí solo como una enredadera, con su cuerpo suave extendiéndose a varios rincones;
O como En un pulpo, todo el cuerpo no tiene ninguna organización estructural dura, como Baymax en "Super Marines";
Por supuesto, también hay robots submarinos que imitan a otros peces, suaves "peces "Aletas". Muévete con flexibilidad en el agua como un pez real.
Y estos robots aparentemente débiles y deshuesados son nuestros protagonistas hoy: robots blandos.
¿Qué es un robot blando?
Muchas criaturas en la naturaleza tienen su propia flexibilidad y flexibilidad. Como puede ver en las imágenes animadas de arriba, los robots flexibles en realidad imitan las formas de algunos animales.
Por supuesto, el concepto de robots flexibles que estamos discutiendo es relativamente limitado, lo que significa que está compuesto completamente de materiales flexibles sin estructuras duras redundantes. Por lo tanto, los robots flexibles deben tener tres características: alta flexibilidad y deformabilidad. y Propiedades de absorción de energía.
El profesor Zhu Jian del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad Nacional de Singapur también dio un concepto simple. Las características de los robots flexibles incluyen la suavidad de los materiales, una excelente adaptabilidad ambiental, una gran seguridad y un buen comportamiento humano. Interactividad informática, etc.
Los investigadores de la Universidad de Stanford imitaron el crecimiento de las vides e inventaron un nuevo tipo de robot flexible que puede crecer como una vid, desplazarse entre los escombros, encontrar supervivientes atrapados e incluso entregarles agua.
Robot flexible "Octobot"
Investigadores de la Universidad de Harvard ya han demostrado los resultados de su última investigación: un robot totalmente flexible "Octobot" con forma de pulpo. Todo el cuerpo de este robot está hecho de materiales blandos y flexibles, y puede moverse por sí solo sin energía externa.
El profesor Li Tiefeng de la Universidad de Zhejiang y otros investigadores publicaron anteriormente un artículo titulado "Pez electrónico blando de movimiento rápido" en "Science", que describe el pez electrónico que desarrollaron. Una especie de robot blando, con características flexibles. permitir que este "pez electrónico" navegue en espacios reducidos, ampliando el espacio por el que puede viajar.
Robot flexible basado en diseño de origami
Recientemente, investigadores de la Universidad Case Western Reserve desarrollaron un robot blando basado en diseño de origami.
Ya sea el MIT y la Universidad de Harvard en el extranjero o la Universidad de Tsinghua y la Universidad de Zhejiang en casa, los investigadores están buscando avances en la tecnología de robots flexibles. No es exagerado decir que si se quieren cumplir estas características al mismo tiempo, existen muchas dificultades técnicas, por eso la tecnología de los robots flexibles siempre ha estado en la etapa de prototipo experimental.
¿Pueden ser compatibles suavidad y resistencia al mismo tiempo? Cómo hacer que el cuerpo de un robot sea tan suave como sin huesos
¿Por qué nunca se ha introducido en el mercado un robot flexible maduro? Esto tiene que mencionar sus dificultades técnicas.
Para lograr una alta flexibilidad y deformabilidad, los materiales y métodos de accionamiento de los robots flexibles son muy particulares. Los conectores y carcasas rígidos tradicionales no son adecuados en absoluto.
En primer lugar, el material del robot flexible debe ser lo suficientemente flexible como para poder deformarse y doblarse fácilmente, y también se debe tener en cuenta su método de accionamiento. En la actualidad, es más común utilizar la impresión 3D. Los materiales para fabricar robots flexibles, como los hidrogeles, crean robots blandos parecidos a geles.
Robots blandos hechos de hidrogel
Un equipo de investigación del MIT llevó a cabo un experimento tentativo. Utilizaron impresión 3D y corte por láser para crear una carcasa de hidrogel para lograr "la" flexibilidad "del. Luego, el cuerpo impulsa el movimiento del robot a través de un accionamiento hidráulico.
Luego está el uso de algunos materiales especiales para crear materiales similares a los músculos artificiales. Sustancias como los polímeros de potencia electrónica (EAP) y las aleaciones con memoria de forma son buenos materiales para las aleaciones con memoria de forma. puede cambiar automáticamente su forma según la temperatura y puede recordar estas formas para realizar acciones como doblar, acortar y agarrar objetos.
La Universidad de Harvard ha logrado muchos avances en la investigación en esta área. Han desarrollado un músculo artificial basado en nanotubos de carbono, que contiene "elastómeros dieléctricos". Cuando un campo eléctrico actúa sobre materiales blandos, se produce una deformación. Sin embargo, la intensidad del campo eléctrico será más difícil de controlar.
Además, está surgiendo un material funcional, el metal líquido a temperatura ambiente, que puede cambiar entre diferentes formas y modos de movimiento bajo la influencia de la electricidad, el magnetismo, la fuerza y el calor. Liu Jing, investigadora del Instituto de Tecnología Física y Química de la Academia China de Ciencias y profesora de la Universidad de Tsinghua, también escribió en su artículo de revisión sobre metales líquidos a temperatura ambiente: "El descubrimiento del efecto de máquina deformable del metal líquido es Se espera que conduzca a importantes avances en la teoría y la tecnología de máquinas flexibles."
Ni el accionamiento eléctrico ni el neumático son una solución perfecta
En cuanto al método de accionamiento, se puede ver en la composición de los materiales que la mayoría de ellos en realidad son impulsados por accionamiento eléctrico. En comparación con otros métodos de accionamiento, los actuadores eléctricos tienen las características de gran deformación, alta densidad de energía, estructura compacta, peso ligero, bajo precio y bajo ruido.
Sin embargo, este método de conducción también tiene grandes peligros ocultos. Es difícil controlar la precisión del movimiento del robot. Por otro lado, si la intensidad del campo eléctrico necesaria para impulsar el movimiento del robot es demasiado alta, también afectará su movimiento dentro de un cierto límite. rango.
Por supuesto, también existe un método de accionamiento neumático. El robot pulpo flexible Octobot lanzado por la Universidad de Harvard que mencionamos anteriormente logra el movimiento mediante una simple reacción química de descomposición del peróxido de hidrógeno, utilizando peróxido como "combustible" cuando el hidrógeno. Cuando se encuentra con un catalizador de platino, producirá agua y oxígeno. El aumento de oxígeno aumentará la presión en el cuerpo del pulpo, lo que hará que se mueva después de repetidos cambios.
Sin embargo, en comparación con el accionamiento eléctrico, la velocidad de movimiento de este método será más lenta y la deformación del robot flexible también será limitada.
Aunque tiene amplias perspectivas de aplicación, todavía se encuentra en la etapa de papel en la actualidad.
Aunque existen muchas dificultades en la investigación de robots flexibles, también es un foco importante de investigación. y desarrollo en muchos laboratorios universitarios, porque desde el punto de vista práctico, si lo piensa bien, este tipo de robot flexible es muy adecuado para algunos escenarios "extremos", como el rescate en lugares de desastre: puede ingresar a algunos lugares pequeños y peligrosos; Exploración submarina, el robot flexible puede sumergirse en lugares como arrecifes de coral dentro de las criaturas submarinas, explorar más secretos del fondo del océano sin dañarlas.
El robot blando implantable lanzado por la Universidad de Harvard
En el campo médico, los robots blandos también son una gran herramienta si los médicos quieren recetar el medicamento adecuado para un determinado órgano del ser humano. Para la realización del robot, Franck Vernerey, ingeniero mecánico del laboratorio de la Universidad de Colorado Boulder, desarrolló un robot blando específicamente para tratamientos médicos. Además, en su opinión, los robots utilizados en el ámbito médico sólo pueden construirse mediante software creeping.
Conclusión:
Después de analizar brevemente el concepto de robots flexibles, Meikejun espera con ansias los cambios transformadores que traerá a nuestras vidas después de su implementación, y muchos laboratorios lo enumeran. En el artículo El caso también muestra que la investigación sobre robots flexibles ha estado en curso a medida que pase el tiempo y las tecnologías relevantes maduren, seguramente brillarán en la industria de la robótica.