液體3D打印毫米級機(jī)器人，跑得比獵豹快，還能游泳跳躍

來源：量子位

各位請打開腦洞，猜猜比獵豹跑得還快的機(jī)器人長什么樣？是不是和你想象中的不太一樣？首先這個(gè)小家伙確實(shí)是機(jī)器人，它屬于軟體機(jī)器人這類。另外別看它其貌不揚(yáng)，但人家運(yùn)動速度最快可達(dá)70體長/秒；而獵豹作為陸地上跑得最快的動物，最快速度也不過23體長/秒。

△為了讓人看清楚，將動作放慢了10倍

也就是說，這個(gè)小機(jī)器人的“奔跑”速度是獵豹的3倍多！

除了跑，它還會游泳，在水中的速度可達(dá)4.8體長/ 秒，而奧運(yùn)游泳冠軍速度約為每秒一點(diǎn)幾個(gè)體長。

在此說明一下，以體長/秒 （BL/s）為單位的相對速度，主要是為了量化不同大小生物體的速度。

這個(gè)超級靈活的機(jī)器人出于一群奧地利科學(xué)家之手，相關(guān)科研成果目前已登上了Nature子刊Communications。

下面就來看看這個(gè)相貌平平的家伙為何能跑得這么快。

柔性材料+電磁感應(yīng)實(shí)現(xiàn)快速移動

其中一個(gè)很重要的因素就是它“軟”。

常見的機(jī)器人一般都是由金屬和塑料等剛性材料制成的。

與之不同的是，制作軟體機(jī)器人材料主要為：聚合物和形狀記憶合金等柔性材料，這些合金會隨著溫度變化發(fā)生形變。

這樣其實(shí)和生物體或活組織的方式運(yùn)作更相似。

就拿這個(gè)軟體電磁機(jī)器人（SEMR）來說，其線圈由一種叫Galinstan （鎵銦錫合金）的金屬合金構(gòu)成，是通過液體3D打印技術(shù)制作的。

該線圈被嵌入彈性外殼，并露出一部分來與外部電極相連。

此外，該機(jī)器人還配備了小型自供電控制器來控制形狀，并且還有L形或鋸齒形 “ 腳 ”。

然后還有一個(gè)因素就是它“彎。因?yàn)檠芯空弑硎荆匀唤缰?，許多動物都是靠彎曲身體的擴(kuò)張和收縮來快速移動的。

至于這個(gè)機(jī)器人是怎么動的，它主要靠的就是 電磁感應(yīng)：在靜態(tài)磁場中受到時(shí)變電流影響而運(yùn)動。

研究者測試了它的速度并發(fā)現(xiàn)，這種軟體機(jī)器人在平面上的移動速度可達(dá)35體長/秒；而在三維折疊物體表面上，其移動速度達(dá)到最大值：每秒移動70倍體長。


據(jù)論文內(nèi)容，這個(gè)速度比其他軟體機(jī)器人快了約17.5倍。

除了跑得快還靈活且耐造

前文提到這個(gè)機(jī)器人還有控制器，這玩意兒可以選擇性地控制機(jī)器人身體的不同部分，以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向、跳躍等動作。

別看它長得這么迷你 （尺寸為9mm×9mm×0.8mm），但實(shí)際上非常耐造：

當(dāng)小機(jī)器人正在行走時(shí)，研究者“趁其不注意”，用其體重1764倍的外力把它壓扁了。

結(jié)果，經(jīng)過如此大的打擊后，這個(gè)機(jī)器人表示：沒事兒。

研究者指出，這些功能也是很重要滴！因?yàn)檫@樣它就能適應(yīng)更多復(fù)雜、惡劣的環(huán)境，具有更大的實(shí)用價(jià)值。

研究者簡介

發(fā)明這個(gè)機(jī)器人的研究團(tuán)隊(duì)來自奧地利約翰內(nèi)斯開普勒大學(xué) （JKU）。

論文一作見通訊作者Guoyong Mao，本科就讀于浙江大學(xué)，隨后獲得浙大固體力學(xué)博士學(xué)位，在碩博連讀期間曾作為交換生去哈佛大學(xué)學(xué)習(xí)了一年。

他現(xiàn)任約翰內(nèi)斯開普勒大學(xué)的軟材料實(shí)驗(yàn)研究助理。

論文另一位通訊作者M(jìn)artin Kaltenbrunner現(xiàn)任約翰內(nèi)斯開普勒大學(xué)教授，并任該校軟材料實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人。

其實(shí)目前已有很多種軟體機(jī)器人了，有的能從海洋中清除塑料垃圾，有的還能幫助人類研究月球和火星的炎熱沙漠。

Mao和他的團(tuán)隊(duì)正在研發(fā)更多樣化的軟電磁機(jī)器人。他們表示，這的東西有小巧、跑得快等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，所以具有很不錯的發(fā)展前景。

未來，這種機(jī)器人應(yīng)該可以用來檢查人體中難以觸及的器官 （比如胃）。

當(dāng)然，還能以更快的速度清理垃圾和探索環(huán)境。