軟體機(jī)器人控制技術(shù)

　　機(jī)器人在大部分人眼里一直都是像擎天柱一樣的鋼筋鐵骨，不過(guò)事實(shí)并不總是這個(gè)樣子的。最近，來(lái)自美國(guó)普渡大學(xué)的研究人員就發(fā)明了一種由輕質(zhì)惰性泡沫材料制成的軟體機(jī)器人，為了讓它像機(jī)器手臂一樣可以自由彎曲，研究人員還在在泡沫材料的表面覆蓋了一層特殊的“衣服”，而這層聚合物纖維在受熱的情況下可以自由改變形狀和堅(jiān)硬度，作用就如同附著在骨骼上的肌肉一般。

　　該項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人稱，這種能夠變形收縮的機(jī)械纖維將被廣泛用于機(jī)器人領(lǐng)域，而他們也有計(jì)劃以此為基礎(chǔ)研制新型飛行機(jī)器人。另外，由于成本低重量輕，機(jī)械纖維機(jī)器人十分適合用于太空探索，要知道每多將一克物質(zhì)送上太空，整個(gè)發(fā)射成本都會(huì)顯著增加，而美國(guó)航空航天局也已經(jīng)開(kāi)始著手研究這類軟體機(jī)器人。不僅如此，對(duì)于醫(yī)療領(lǐng)域來(lái)說(shuō)機(jī)械纖維也是一種極好的材料，比如可以制成骨折病人的外固定支架，在提高固定效果的基礎(chǔ)上又減輕了患者的負(fù)擔(dān)。

　　液態(tài)金屬控制技術(shù)

　　據(jù)英國(guó)《每日郵報(bào)》9月23日?qǐng)?bào)道，美國(guó)北卡羅來(lái)納州一個(gè)科研團(tuán)隊(duì)日前研發(fā)出一種可進(jìn)行自我修復(fù)的變形液態(tài)金屬，距離打造“終結(jié)者”變形機(jī)器人的目標(biāo)更進(jìn)一步。

　　科學(xué)家們使用鎵和銦合金合成液態(tài)金屬，形成一種固溶合金，在室溫下就可以成為液態(tài)，表面張力為每米500毫牛頓。這意味著，在不受外力情況下，當(dāng)這種合金被放在平坦桌面上時(shí)會(huì)保持一個(gè)幾乎完美的圓球不變。當(dāng)通過(guò)少量電流刺激后，球體表面張力會(huì)降低，金屬會(huì)在桌面上伸展。這一過(guò)程是可逆的：如果電荷從負(fù)轉(zhuǎn)正，液態(tài)金屬就會(huì)重新成為球狀。更改電壓大小還可以調(diào)整金屬表面張力和金屬塊粘度，從而令其變?yōu)椴煌Y(jié)構(gòu)。

　　北卡羅來(lái)納州立大學(xué)副教授邁克爾·迪基（MichaelDickey ）說(shuō)：“只需要不到一伏特的電壓就可改變金屬表面張力，這種改變是相當(dāng)了不起的。我們可以利用這種技術(shù)控制液態(tài)金屬的活動(dòng)，從而改變天線形狀、連接或斷開(kāi)電路等?！?

　　此外，這項(xiàng)研究還可以用于幫助修復(fù)人類切斷的神經(jīng)，以避免長(zhǎng)期殘疾。研究人員宣稱，該突破有助于建造更好的電路、自我修復(fù)式結(jié)構(gòu)，甚至有一天可用來(lái)制造《終結(jié)者》中的T-1000機(jī)器人。

　　機(jī)器人生物行走技術(shù)

　　新一代微型生物機(jī)器人能收縮肌肉。美國(guó)伊利諾斯大學(xué)厄本那香檳分校工程師展示了一類行走“生物機(jī)器人”（bio-bots ），由肌肉細(xì)胞推動(dòng)、電脈沖控制，研究人員能對(duì)其發(fā)號(hào)施令。相關(guān)論文在線發(fā)表于最近的美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院學(xué)報(bào)》上。

　　“不管你想制造任何種類的生物機(jī)器人，由細(xì)胞驅(qū)動(dòng)的生物刺激都是一項(xiàng)基本要求?！必?fù)責(zé)這項(xiàng)研究的伊利諾斯大學(xué)厄本那香檳分校生物工程主管拉什德·巴什爾說(shuō)，“我們正在把工程原理與生物學(xué)整合在一起，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)生物機(jī)器人和用于環(huán)境、醫(yī)療方面的系統(tǒng)。生物學(xué)非常強(qiáng)大，如果我們能學(xué)習(xí)利用其優(yōu)勢(shì)，將帶來(lái)許多好東西。”

　　巴什爾小組用3D打印技術(shù)造出一種柔韌的水凝膠和活細(xì)胞組成的生物機(jī)器人。以前，他們也曾用跳動(dòng)的小鼠心臟細(xì)胞造出一種能自己“行走”的生物機(jī)器人，但心臟細(xì)胞不停地收縮，讓他們無(wú)法控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。因此要用心臟細(xì)胞來(lái)設(shè)計(jì)生物機(jī)器人是很困難的，它不能隨意開(kāi)關(guān)、加快或減慢速度。

　　新設(shè)計(jì)的生物機(jī)器人受自然的肌腱骨骼啟發(fā)。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，他們用3D打印水凝膠制成主骨，既能支持生物結(jié)構(gòu)，又能像關(guān)節(jié)一樣彎曲。再把一條肌肉錨在主骨上，就像肌腱把肌肉附著在骨骼上。生物機(jī)器人的速度由電脈沖頻率來(lái)控制，頻率越高，肌肉收縮越快，生物機(jī)器人也就走得越快。

　　“骨骼肌細(xì)胞很有吸引力，你可以用外部信號(hào)來(lái)調(diào)整它的步調(diào)?！卑褪矤栒f(shuō)，“比如設(shè)計(jì)一種設(shè)備，讓它能在感覺(jué)到某種化學(xué)物質(zhì)或接到某個(gè)信號(hào)時(shí)開(kāi)始工作，可以使用骨骼肌。我們把它作為設(shè)計(jì)工具之一，工程師在設(shè)計(jì)時(shí)，還有不同的方案?！?

　　“這完全是自然的，我們的研究基于仿生設(shè)計(jì)原則，如肌肉骨骼系統(tǒng)的自組織?！闭撐牡谝蛔髡摺⒀芯可辶铡ご耐乜凭S奇說(shuō)，“本成果代表了生物機(jī)器開(kāi)發(fā)與控制方面的重要一步，能夠刺激、訓(xùn)練或培養(yǎng)它們來(lái)工作。這種系統(tǒng)最終可能發(fā)展成一代生物器，用于藥物遞送、手術(shù)機(jī)器人、"智能"移植、移動(dòng)環(huán)境分析器等。”

　　下一步，研究人員將加強(qiáng)對(duì)生物器運(yùn)動(dòng)的控制，像集成神經(jīng)元那樣，用光或化學(xué)物質(zhì)控制生物器向不同方向運(yùn)動(dòng)?！拔覀兊哪繕?biāo)是把這些設(shè)備用作"自主傳感器"。”巴什爾說(shuō)，“比如，讓它能感覺(jué)到某種化學(xué)物質(zhì)，朝它運(yùn)動(dòng)并釋放中和劑。刺激控制生物器是向此目標(biāo)邁進(jìn)的一大步。