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天津大学研发全球首个液态全柔性仿生水母智能机器人

来源:3XMaker   发布时间:2019年11月19日

天津大学研发全球首个液态全柔性仿生水母智能机器人

新京报快讯(记者 张璐)记者今天从天津大学获悉,天津大学精仪学院黄显教授团队近期成功研发全球首个液态全柔性智能机器人,有望实现柔性电子产业和植入医疗器械的革命性突破。

天津大学研发全球首个液态全柔性仿生水母智能机器人

液态全柔性智能机器人示意图。天津大学供图

新京报快讯(记者 张璐)记者今天从天津大学获悉,天津大学精仪学院黄显教授团队近期成功研发全球首个液态全柔性智能机器人,有望实现柔性电子产业和植入医疗器械的革命性突破。

柔性电子器件具有超薄、柔性、可延展的“类皮肤”特性,在能源、医疗、通讯等领域拥有广阔前景。理论上,利用柔性电子技术研发的微型“软体”机器人可以反复改变形状,实现运动、抓取、运输和触觉感应等功能。但现阶段“软体机器人”依然面临“硬伤”,需要依赖传统的刚性传感元件和电路,阻碍了性能的实现。现代社会的多元化需求急切呼唤“全柔性”机器人的出现。

受自然界柔软的水母、轮虫等腔肠动物和浮游生物的启发,天津大学黄显教授团队利用液滴的柔软无定形特性和柔性电子器件的超薄柔软特性,构建了一种全新的“智能液滴”——液态全柔性智能机器人。

目前,相关研究成果已经发表于国际工程和自然科学领域权威期刊《尖端科学》。

论文第一作者、天津大学精仪学院博士研究生周明行告诉记者,这款机器人长8毫米,高度不足5毫米,由电子器件和液滴两部分构成(如图)。液滴可以是水凝胶、水或者油,具体形态取决于机器人的应用场景。由于黄色柔性电子器件仅有1.1毫克,且超薄可弯折,因此可以被液滴携带着进行运动。

构造上来说,这个全柔性、可编程控制的机器人不含有刚性传感器件,本身没有固定形态,能够在不同环境条件下实现运动、变形和传感测量。”他说,机器人还搭载了多种传感器,如温度传感器、湿度传感器、光学传感器、应力传感器、葡萄糖传感器、食品毒素传感器和无线能量采集模块等,未来可应用于基因测序、化学合成、药物递送等领域,有望成为能进入人体检测治疗的“血管医生”。

据悉,如果应用场景需要搭载的传感器不多,机器人最小可以做到1毫米之内。

据介绍,传统的柔性电子器件载体包括人体、动物体等柔性物体。以液滴为载体且跟随液体共同运动的柔性机器人在世界上尚属首例,液滴与柔性电子的结合,也代表了柔性电子技术的最新形态。

天津大学研发全球首个液态全柔性仿生水母智能机器人

这款抓取机器人可像像植物嫩芽向上生长一样进行自我扩展,资料图

延伸阅读:MIT新型机器人可像植物一样自动“生长”

与上述受生物启发的研究类似,因受到植物生长方式的启发,近期,在近期于澳门举行的IEEE国际智能机器人与系统国际会议(IROS)上,麻省理工学院(MIT)的工程师最新展出出一种新型机器人。该机器人的绝技,是可像植物嫩芽向上生长一样进行自我扩展。

天津大学研发全球首个液态全柔性仿生水母智能机器人

该机器人演示动态图,资料图

据了解,研究人员巧妙地使用刚性材料,开发出这款可自我延伸的新型机器人。它既可扩展自身来达到之前无法达到的高度,也可以通过缝隙进入难以进入的区域,同时还可保持必要的刚度和强度,来支撑抓取器或其他机械装置在其尖端执行拧紧螺栓或操纵手柄等工作。

这种机器人能深入狭窄空间或在工厂、仓库等杂乱的地方进行工作。比如,在杂乱的架子后面拿起产品,或绕过汽车的发动机零件拧开油盖,有效解决了机器人界的“最后一英尺”的问题。

未来,研究人员对该机器人的设想是,它可将抓取器、摄像头和其他传感器安装在机器人的变速箱上,从而使其能蜿蜒穿过飞机的推进系统并拧紧松动的螺钉,或在不干扰周围库存的情况下伸入货架抓起产品及完成其他任务。

 


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