在詹姆斯·卡梅隆的科幻经典《终结者2:审判日,阿诺德·施瓦辛格的标志性穿越时光的机器人杀手,t - 800,要面对下一代模型由罗伯特·帕特里克。这个升级终结者证明,而难以禁用或逃跑,主要是因为它的液态金属的身体,呈现的特效,当时开创性的1991年电影的发行。
30年后,我们可能没有掌握时间旅行或创建杀手刺客机器人将推翻人类(尽管波士顿动力公司努力工作所需的技术),但一个新的研究来自卡耐基梅隆大学的研究人员花了我们一步接近t - 1000的移相利用。在一个新的杂志上出版事,团队展示一个小像机器人,可以物质状态之间切换使用磁铁的力量。
软或硬机器人吗?
现代机器人的努力产生的机器人。前者有坚硬的金属或塑料的身体,而后者使用更灵活的基质。软机器人可能改善功能由于他们更多的移动结构,但是他们也往往较弱,难以控制。
这是一个视频,一个person-shaped机器人液化后逃离笼子里它提取并重塑回原来的形状。信贷:小王和潘et al /卡内基梅隆大学中山大学
在一次新闻发布会上,研究博士领导。Chengfeng锅,香港中文大学的一位工程师说,“让机器人在液体和固体状态之间切换的能力赋予他们更多的功能。”
忘记《终结者》,进入海参
团队的灵感创造移相机器人没有来自好莱坞电影。相反,他们给不那么迷人的信贷来源,块状,但高度动态的海参。这坚韧棘皮动物生活在海底,可以改变身体的刚度支撑它的负重能力和抵抗外部损伤。
锅里和他的同事们想要一个机器人,这个机器人可以类似地调整其刚度。先前的努力创造这样的机器与磁性微粒phase-changeable聚合物嵌入使用。这些聚合物受到外部热源的融化,如激光,微粒子引导形状改变时暴露于磁场。
但是这些机器人,作者们写道,“是固体和准固态机器形态适应性有限或液体或paste-like机械强度较低,可怜的机械完整性,可怜的可控性和较低的运动速度。“快速、健壮的磁机迄今为止已被证明难以捉摸的融化。
锅的团队旨在克服这些挑战通过使用一个新的phase-altering材料他们称为“magnetoactive固液阶段过渡机器”。这是一个复合磁性粒子和金属的熔点低、镓等变成液体,在只有29.8°C / 86°F。这一点可以通过使用带来更低合金,如gallium-indium-tin混合物被称为“Galinstan”,融化在-19°C / -2.2°F。
这种组合使机器人通过感应加热开关阶段暴露在一个交变磁场。机器人也有异常灵活的液相更多类似果冻的前辈相比,可以高达15 cm / s流动。机器人的固相,另一方面,是强大的,能够轴承负载对象的自身重量30倍的东西。
团队迅速把机器人通过一系列的测试。其灵活的形式帮助它爬墙,分成两半,合作对象移动,跳跃护城河,上面的视频中可以看到,逃离一个外壳,坚实的机器人将被困在被重塑成原来的固体形状之前在另一边。
如何使用可变形机器人吗
团队成员很快搬过去这些探索性物理实验展示机器人的潜在应用。机器人可能是有用的作为工程的工具:一个演示展示了机器人的液态形式可能成为“通用螺丝”为交通空间流入螺旋套接字,然后固化。
其他用例是生物医学。模型中胃、团队展示了玩具小汽车可以切换到液相包裹在其他外国对象在胃里,成为固体之前再次启用机器人及其提取货物。这个测试的反向看到机器人下降货物在模型中设置点胃,作者认为这是一个演示其潜在的药物输送系统。
值得庆幸的是,团队不打算探索机器人可以用来粉碎的人类的末日后电阻在一个遥远的未来。“未来工作应进一步探讨这些机器人可以在生物医学方面,”资深作者和机械工程师教授说卡梅尔马吉德卡内基梅隆大学。“我们只是一次性的示威活动,证明的概念,但更多的研究需要深入研究如何可以被用于药物输送或消除外国对象。”
参考张:王问,潘C Yet al。磁活化固相阶段过渡。事。2022年。doi:10.1016 / j.matt.2022.12.003。
