全球首例完全自主运动的软体机器人


哈佛大学在仿生机器人上又取得突破性成果,发明了首个全自动的章鱼仿生机器人“八爪怪”这是全球首例完全柔性、完全自主运动、自带燃料、无需电池的软体机器人不包含任何刚性电子元件如电池或计算机芯片等,并且其运动无需连接计算机。具有软萌的章鱼哥外形,又具备翩翩起舞的运动能力,轰动一时,堪称机器人界“网红”


虽然看起来很像小孩子生日聚会上礼品袋里的玩具,但“八爪怪”仿生机器人却无疑代表了机器人技术惊人的进步。随着“八爪怪”进一步的完善,在未来将有望被应用于海洋探测与救援、海水温度检测甚至军事勘测等诸多领域。



为了让大家更加了解科学家是如何制造出“八爪怪”软体机器人,DT君走进了哈佛大学詹尼弗·刘易斯(Jennifer Lewis)实验室。


废话不多说,我们先来图解“八爪怪”的制造过程:



研究人员称量制作“八爪怪”身体的硅酮混合物



研究人员准备用于3D打印的铂金属墨水



自制的章鱼形状模具,用于构造“八爪怪”的身体



“八爪怪”的中心是一个柔性微流控芯片,作为机器人的“大脑”,控制所有八个触手的运动。



第一步,将硅酮混合物倒入章鱼模具,覆盖芯片。



然后,3D打印机在硅酮树脂中打印两种墨水线条:铂金属墨水用于与“燃料”双氧水反应形成驱动机器人触手运动的气体;另一种墨水将作为牺牲层,在烘烤步骤蒸发掉,在机器人身体内部形成中空的管道,用于气体流通。



用来制作“八爪怪”的全套工具和模具,研究人员尝试了300多次才成功实现自主运动的“八爪怪”。



植入“八爪怪”身体中央的微流控芯片的细节特写图



制作章鱼形状模具的设备



通常,“八爪怪”本体是无色的,有时用一些显眼的染料来表明结构。



这里显示的不同颜色标明了气体通过“八爪怪”的通路,用于交替控制其四只触手,帮助其进行移动。“八爪怪”机器人大约2英寸长。



这张图是瞎拍着玩儿的,“八爪怪”在黑暗中能发光


该实验室的研究生瑞安·特鲁比(Ryan Truby)表示“所有的部分都是自主制作的”。其中,“八爪怪”软体机器人材料部分的研究正是在该实验室进行的,而“八爪怪”的章鱼形状模具和微流控芯片则是由罗伯特·伍兹(Robert Woods)实验室研发的。制作“八爪怪”的材料就是很多微流控实验室中常用的材料,但是研究者尝试了300多次实验才得到最佳的“配方”。


在下面的视频中,您可以将整个过程再次体验一回:


首先,研究者将微流控芯片放入自制的章鱼形状模具中;然后,向空模具中注入硅酮(聚硅氧烷)混合物,覆盖芯片;最后,研究者利用3D打印机在硅酮材料中打印两种墨水线条,然后烘烤四天。烘烤将使得整个章鱼形状密封,并使其中打印的两种墨水之一蒸发掉,只留下中空的导管,最终用于使气压流过并控制其运动。





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