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分揀機(jī)器人拋光機(jī),具有分子智能的軟材料,“檸檬皮”機(jī)器人有何用處?
2022-07-24
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機(jī)器人作為人工智能的細(xì)分領(lǐng)域,也隨著人工智能的發(fā)展日益精進(jìn)。傳統(tǒng)機(jī)器人通常是一種重型機(jī)器,有很多硬件和電子設(shè)備,這意味著其將無法與包括人類在內(nèi)的軟結(jié)構(gòu)安全互動。

現(xiàn)在,美國西北大學(xué)的一支研究團(tuán)隊就設(shè)計了具有分子智能的軟材料,使其能夠像任何尺寸的機(jī)器人一樣,在水下或地下的微小空間中執(zhí)行特定功能。

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研究人員表示,這種外表和行為都類似于微型水生動物的“檸檬皮”機(jī)器人,它不僅支持光源驅(qū)動,還能夠行走、移動貨物、甚至跳舞。除了搬運(yùn)物體,它還有望在催化化學(xué)反應(yīng)和治療領(lǐng)域開辟新的應(yīng)用場景。

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事實上,新型機(jī)器人精確移動和靈活的秘訣就在于它充滿水的結(jié)構(gòu)和嵌入的由鐵磁性的鎳絲組成的骨架。軟部件是一個分子設(shè)計的網(wǎng)絡(luò),其部件允許它對光做出反應(yīng),在內(nèi)部容納或排出水,并且具有對磁場快速響應(yīng)的剛度。

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研究團(tuán)隊表示,內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)分子是用來應(yīng)對合成反應(yīng)的,當(dāng)暴露在光線下時,機(jī)器人的分子變得疏水,導(dǎo)致水分子逃逸。這種轉(zhuǎn)換使機(jī)器人從一個平的位置彎曲到“站著”,從而使機(jī)器人“活起來”。

研究人員進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),這種彎曲能使材料對旋轉(zhuǎn)磁場做出快速反應(yīng),從而激活其快速行走的能力。當(dāng)燈熄滅時,分子會恢復(fù)到原來的狀態(tài),機(jī)器人也會變平,但在LED的提示下,它隨時都可以在磁場下進(jìn)行新的活動周期。

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此外,這項研究建立在此前設(shè)計的“機(jī)器人軟物質(zhì)”基礎(chǔ)上,在今年早些時候發(fā)表的前一項研究中,這種機(jī)器人材料可以在幾分鐘的時間尺度上彎曲,并且每12小時走一步就可以在表面爬行?,F(xiàn)在,這項突破使得機(jī)器人能夠以人類的速度行走,大約每秒一步,并且能夠?qū)Υ艌鲎龀龇磻?yīng),引導(dǎo)這些材料沿著特定的軌跡運(yùn)動。

這種模仿生物的新材料的設(shè)計,不僅可以更快地做出反應(yīng),而且可以實現(xiàn)更復(fù)雜的功能,包括改變形狀,為合成生物增加腿,并賦予這些類似生命的材料新的步行步態(tài)和更聰明的行為。這使他們具有很強(qiáng)的通用性,能夠適應(yīng)不同的任務(wù)。研究人員希望,最終能制造出一支能夠協(xié)同完成復(fù)雜任務(wù)的微型機(jī)器人大軍。

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