软体机器人可模仿毛毛虫挤过缝隙

2023-03-28

软体机器人可模仿毛毛虫挤过缝隙

如果你正在制造一个能够探索狭小空间的小型机器人，一定想过这种设备如果能在狭窄的缝隙中晃动就好了。一个实验性的新机器人就能做到这一点，它模仿了一只毛毛虫。这种9厘米（3.5英寸）长的软体机器人正在北卡罗来纳州立大学开发，由朱勇教授领导的团队负责。

　　它是以珍珠母蛾（Pleurotya ruralis）的毛虫为模型。与其他毛虫一样，该毛虫通过依次蜷缩其身体各部分来向前或向后移动--身体蜷缩的动作可以从前面到后面，也可以从后面到前面。而当毛虫使用其肌肉来这样做时，该机器人使用纳米线加热器来实现这一点。

机器人的身体是由两层不同的聚合物堆积而成的--上面的聚合物受热后会膨胀，而下面的聚合物受热后会收缩。嵌入顶层的是一个银纳米线网络，沿机器人的长度方向有多个引出点。

　　当电流施加在这些点中的任何一个时，该区域的纳米线就会加热，从而加热它们周围的聚合物。这导致机器人的身体仅在该区域向上弯曲。因此，通过依次对多个相邻的引出点施加电流，就有可能产生一条沿身体任何方向的曲线。

　　该研究的第一作者、博士后研究员吴爽说："我们证明了毛毛虫机器人能够将自己向前拉并将自己向后推。一般来说，我们应用的电流越多，它在任何一个方向上的移动速度就越快。然而，我们发现有一个最佳周期，它给了聚合物冷却的时间--有效地让'肌肉'在再次收缩之前放松。"

　　通过选择性地激活机器人前部和后部的纳米线加热器，研究人员能够将其移过一个30毫米（1.2英寸）长的、高度仅为3毫米的间隙。

　　朱勇说："这种驱动软体机器人运动的方法是高度节能的，我们有兴趣探索如何使这一过程更加高效。接下来的其他步骤包括将这种软体机器人运动的方法与传感器或其他技术相结合，以用于各种应用--如搜索和救援设备。"

　　这项研究在最近发表于《科学进展》杂志的一篇论文中进行了描述。