突破传统形式的“折纸”机器人,无需供电,引领新的科技走向

来自麻省理工学院(MIT)计算机科学与人工智能实验室的团队推出了一种无需外界电力,十分微小的折纸机器人(Untethered Miniature Origami Robot)。

突破传统形式的“折纸”机器人,无需供电,引领新的科技走向

Untethered Miniature Origami Robot

顾名思义,折纸机器人的外形就好似一张被揉成一团的纸张,展开之后的大小只有1.7平方厘米,十分娇小。如此设计自然也就没法依赖传统电力了。但是这样娇小的机器人却是可以完成一系列你想不到的任务,如折叠,行走,游泳,搬运小型的障碍物等等。据官方数据,这样的小家伙可以扛起0.6克的行李,同时能够推动更重的物体进行爬坡等等,十分神奇。除此之外,特殊材料的应用使得折纸机器人能够在完成指定任务之后进行自行溶解,也就是能够在丙酮溶液中溶解。

这样的机器人是怎样工作的呢?

折纸机器人又被称作是可重构机器人,受到了传统的折纸手艺的启发,最初形态是一组由三角形模块拼接而成的正方形纸片状薄片,在受到热刺激之后,能够完全自动地进行自我折叠,最终达到上图所示的形态,而具体的变化过程,看看下面这张GIF吧。

突破传统形式的“折纸”机器人,无需供电,引领新的科技走向

折纸机器人的变化过程示意

在完成折叠之后,机器人又是怎么跑起来的呢?原来机器人的驱动力是来自于自身后部的一个磁力马达,磁力马达通过一个电磁圈动力系统构成,一旦磁场发生变化,机器人就会敏感地作出相应的动作。具体的动力结构为:一个立方体的永磁体以及4组电磁线圈。

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折纸机器人的具体构造

这样的构造使得机器人整体除了自身的动力系统不能自动降解之外,其他部分都可以通过溶解在丙醇溶液当中完成降解过程。值得注意的是,机器人也并非是一旦有磁场的变化就会无目地乱动,据悉,机器人设置了一个15Hz的频率开关,一旦扰动超过了限制的阈值,机器人就会开始行动了。

马达一旦被触发,机器人的整个身体就会颤动起来,通过震动向前行进,类似于偏心轮的重心偏移使得机器人可以发生位置的移动。而这一切都需要依赖于机器人本身特殊的折叠形态,也就是说,当机器人没有进行过折叠的时候,无论磁场怎样引导,机器人都是不会动的。所以机器人在工作的时候,我们看着它就好像是一个抽搐着的糖衣。

另外,机器人在后期还被设计了更加细节化的外观,一种便是具有类似铲车的纸片触手,这样可以让机器人能够更加准确地搬运物体,也能让物体在搬运过程中更加不易脱落。

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机器人的具体折纸形构造

折纸机器人的应用

读者可能会想,这样的折纸机器人如此小,还是只能搬运以克为计量单位的物体,真的有实际应用的价值吗?答案当然是它的实际应用价值大大的有了!就目前而言,折纸机器人的出现使得许多人类难以到达的地方能够依赖它完成,比如非常细小的工业产品缝隙以及危险汽电设施的内部某些位置。

更加有利于人类的应用便是在医学方面了,别忘了这个小机器人可是可以进行自我溶解的!不过美国人的切入点总是如此地新颖,据报道,美国国土上每年有数以万计的人们会由于种种原因吞下纽扣电池,这些含有重金属的电池常常会积留在人体的肠道等部位,对健康有很大的影响。使用折纸机器人便是一个避免动手术的绝佳选择,通过特定磁场变化,医生可以引导机器人进入患者身体的病患部位,并且通过机器人的搬运功能将病灶排除。

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机器人通过励磁场运动

除此之外,机器人还能在人体内进行更多的操作,为无创手术提供进一步的技术支持。最主要的是,能将治疗对人体的损害降到最低,因为溶解之后遗留下来的马达足够小,能够通过人体代谢排出,或者是通过磁场引导排出。因此,折纸机器人的应用前景是非常广阔的。

下一步,研究人员的目标

这是一个对未来展望的过程,研究组人员表示,他们下一步的打算是想让机器人变得更加聪明,也就是说,机器人能够脱离人类给定的励磁磁场激励,自行完成一系列的动作,在更远的打算中,研究人员还打算在机器人的行为模块中加入逻辑,甚至是物理AI,让机器人更加的聪明,能够自身产生一些判断。

科技改变未来,更是创造神奇!


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