……柔性機器人越來越牛了

摘要：用柔性材料做成的器件可在外部刺激下變形，並可在外部刺激撤除後自動還原。

觸覺是我們人類的一大感知功能，用手觸摸就可以感知物體的三維形態，並透過柔軟的皮肉無損操控物體。那麼，機器能不能用類似的方式工作呢？

據外媒報道，加利福尼亞大學聖地亞哥分校的一個工程團隊近日發明了一種柔性機器人抓手，可以通過觸摸來構建物體的虛擬 3D 模型（也就是感知到物體的三維形狀，不管之前熟悉不熟悉），並使用可充氣的「手指」操控目標物體。這意味著，即使在黑暗環境中，該機器也可以正常工作。

這種機器人抓手擁有三根表面覆蓋「感測皮膚」的氣動「手指」，「感測皮膚」由具有嵌入式碳納米管的柔性硅樹脂組成。

當與物體表面接觸時，「手指」內的空氣在接觸位置增壓，壓力的增加導致該區域「感測皮膚」中的納米管的導電性改變，一系列電信號從手指傳輸到創建虛擬 3D 模型的控制板。通過這種方式，物體的形狀就被「感覺」到了。

物體形狀被「感覺」到後，機器人抓手就可以抓住並操縱它了。通過選擇性地對「手指」內的「空氣室」充氣，這種機器人抓手甚至可以裝卸燈泡。

用柔性材料做成的器件可將光、電、熱、濕度等外部能量直接轉化為器件本身的機械變形，並可在外部刺激撤除後自動還原，近年來受到了國際學術界、產業界的越來越多的關注。目前用柔性材料製作的雙層結構驅動器已經可以實現彎曲、扭曲等變形形式，被應用到了仿生機械手、爬行機器人等領域，上面介紹的這項發明就在此列。

不過，柔性材料在快速大變形、多刺激源響應、模擬跳躍、飛行等複雜動作方面的發展還面臨許多挑戰。

其實，我國學者在柔性材料方面已取得不少進展。據國內媒體報道，近期，合肥工業大學與中科院蘇州納米技術與納米仿生研究所合作，研發出了一種模擬人類「彈指」動作的新型光碟機動「跳躍機器人」。這種「跳躍機器人」在接受光線照射後，可跳躍至自身高度 5 倍以上，並在空中做出翻滾動作。

這是一種具有捲曲形狀的碳納米管聚合物雙層薄膜驅動器，可在低電壓以及光照射下從「管狀」快速大變形到「平直」形狀，當外部刺激撤除後還能恢復其原始形狀。

科研人員模擬人類的「彈指」動作，將該驅動器的兩端部分重合，就構築出了所謂的「光碟機動跳躍機器人」。在光照條件下，這種機器人的彈性勢能積累並瞬間釋放，可產生高度達自身高度 5 倍以上的跳躍運動，並在空中做出翻滾動作。

基於這項研究成果，該團隊進一步研發了光碟機動及電驅動爬行機器人、抓取物體的仿生機械手，以及能在太陽光照射下綻開的「仿生花朵」等系列智能器件。

柔性材料在智能仿生、柔性感測等領域具有廣泛應用前景，更多此類發明和研究進展值得期待。可以暢想一下，各種柔性材料製作的器件出現在你生活中時，會是一種什麼樣的體驗。

想看有關「跳躍機器人」研究的論文全文？在後台回復「柔性機器人」即刻獲取。

圖片來源：視覺中國、Advanced Functional Materials、網路

責任編輯：早優夫斯基

本文由極客公園原創

轉載聯繫 zhuanzai@geekpark.net

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