世界上第一個(gè)完全軟體自驅(qū)動(dòng)機(jī)器人，用“氣動(dòng)”取代“電動(dòng)” | 新智造

雷鋒網(wǎng)(搜索“雷鋒網(wǎng)”公眾號(hào)關(guān)注)按：本文來(lái)源Harvard News，作者Leah Burrows，由雷鋒網(wǎng)獨(dú)家編譯，未經(jīng)許可拒絕轉(zhuǎn)載！

長(zhǎng)期以來(lái)，機(jī)器人界一直希望造出通體由軟性材料構(gòu)成的機(jī)器人，但開發(fā)出柔性的供能和控制元件一直是難點(diǎn)，例如現(xiàn)在很多研究人員紛紛都在開發(fā)柔性電池和電路板。

然而最近，哈佛大學(xué)的研究人員采取了不同以往的方法，他們獨(dú)辟蹊徑，制造出了世界上第一個(gè)完全軟體的且自我驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人，就是下圖中的“小章魚”，它可以獨(dú)立運(yùn)行4~8分鐘。

在8月24日的《自然》科學(xué)雜志上， 哈佛維斯生物工程研究所（Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering）發(fā)表了名為《全軟體自主機(jī)器人的一體化設(shè)計(jì)與制造策略》（An integrated design and fabrication strategy for entirely soft, autonomous robots）的論文，該論文有7位共同作者，Robert Wood 和 Jennifer Lewis兩位教授是該項(xiàng)研究的領(lǐng)導(dǎo)人物。

之前雷鋒網(wǎng)有報(bào)道過(guò)波蘭團(tuán)隊(duì)打造的軟體毛毛蟲機(jī)器人，它的材料確實(shí)全部都是軟性的，但是并不是自驅(qū)動(dòng)的。“毛毛蟲 ”由液晶彈性體（LCEs）制成，LCEs隨著光發(fā)生形變而使機(jī)器人發(fā)生移動(dòng)，所以如果要讓它運(yùn)動(dòng)，就需要人為對(duì)外界光源進(jìn)行控制。

而這個(gè)全軟體的“小章魚”是自我驅(qū)動(dòng)的，不需要外界給予任何控制和刺激。

從動(dòng)態(tài)圖來(lái)看，這個(gè)“小章魚”似乎并不是很靈敏，緩慢的換腿動(dòng)作讓它看起來(lái)有些“呆萌”，然而它真正具有里程碑意義的特點(diǎn)是：在沒(méi)有電池和電路板的情況下，實(shí)現(xiàn)自我驅(qū)動(dòng)。具體而言，它不是傳統(tǒng)的“電動(dòng)”的，而是“氣動(dòng)”的。

“小章魚”依靠體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)供能，這個(gè)化學(xué)反應(yīng)里，少量的過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)變成了大量氣體，這些氣體流入“小章魚”的手臂，給手臂充氣從而引發(fā)運(yùn)動(dòng)。

“一直以來(lái) ，軟體機(jī)器人的供能元件擺脫不了某些堅(jiān)硬材料。過(guò)氧化氫最棒的地方就是它是一個(gè)十分簡(jiǎn)單的化學(xué)反應(yīng)，這讓我們可以取代以往堅(jiān)硬的供能元件。”論文的作者之一Michael Wehner說(shuō)道。

除此之外，更令人印象深刻的是，它的整個(gè)微流體網(wǎng)絡(luò)都可以“自我反饋”。看下面的微流體邏輯回路動(dòng)態(tài)圖：藍(lán)色和紅色線路分別控制著不同的手臂，藍(lán)色手臂充氣了之后，反饋回來(lái)，紅色手臂再自動(dòng)充氣。

這是模擬了簡(jiǎn)單的電子振蕩器（電子振蕩器是用來(lái)產(chǎn)生具有周期性的模擬信號(hào)的電子電路），以控制過(guò)氧化氫發(fā)生反應(yīng)的時(shí)機(jī)，實(shí)現(xiàn)自我驅(qū)動(dòng)。

另外，整個(gè)系統(tǒng)制造起來(lái)十分簡(jiǎn)單，它結(jié)合了三種制造方法：軟光刻技術(shù)、塑模和3D打印。里面所需的各個(gè)部件，包括燃料庫(kù)、驅(qū)動(dòng)和刺激元件等，都可以十分快速地制作出來(lái)。

集成過(guò)程的簡(jiǎn)單性為更加復(fù)雜的設(shè)計(jì)開辟了道路。下一步，團(tuán)隊(duì)希望設(shè)計(jì)出一個(gè)能爬、能游泳并與周圍環(huán)境互動(dòng)的升級(jí)版“小章魚”。

這個(gè)“小章魚”或許正在開啟新一代軟體機(jī)器人的大門。

Via Harvard News

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