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走路的机器人水晶

2019-03-28 17:04:29来源:

早稻田大学的科学家们可能更接近于创造软机器人来照顾人。然而,它的材料是你可能从未预料到的。

他们开发了机器人水晶,像一只尺蛾一样缓慢行走,比步行速度快2万倍。这些自动移动的有机晶体作为未来软机器人的材料具有巨大的潜力,特别是在医疗领域。

“晶体具有柔韧性,耐用性和轻质性,”早稻田和纳米生命创新研究组织客座教授Hideko Koshima说。“它们可能被用作微型机器人的材料,这些微型机器人在微观区域运输物质,例如携带卵细胞进行不孕症治疗或进行侵入性手术。”

人们期望晶体作为软机器人的机车材料发挥重要作用,并且已经在弯曲和膨胀/收缩方面探索了其机械运动。然而,寻求更多种运动。

此前在2016年,Koshima的研究小组报告说,在最近的研究中也使用的手性偶氮苯晶体在暴露于光线下会弯曲。在该研究期间,发现晶体在145℃下经历相变而没有破裂,即使在反复加热和冷却之后也是如此。

基于这些发现,他们设计了机器人晶体,展示了两种不同的运动模式:行走和滚动。

使用红外热成像相机和数字光学显微镜,该小组观察到,在转变温度附近的加热和冷却循环下,通过反复弯曲和矫直,在纵向上具有厚度梯度的薄的长板状晶体像一只尺蛾一样缓慢地行走。热板,在30分钟内移动1.5mm。另一方面,在仅一个加热和冷却过程中,具有宽度梯度的更薄,更长的板状晶体在0.2秒内滚动3.1mm,通过倾斜弯曲加速然后翻转而加速。

“步行和滚动运动背后的驱动力来自不对称的水晶形状,”Koshima解释道。

虽然科学家们需要进一步研究如何精确控制机器人晶体的方向和速度以供实际应用,但这一发现为水晶机器人技术的新领域打开了一扇大门,并且在更大范围内,使我们更接近解决与人口老龄化有关的问题。

“目前,机器人僵硬而沉重,使得它们不适合与人类进行日常互动,”Koshima指出。“我们的水晶可以用作软机器人的一种新材料,具有更高的安全性和舒适性。随着我们社会的老龄化,我们必须考虑人类和机器人之间的共生关系,因为机器人可能会照顾人,包括老人,不远的将来。”

Koshima现在正在尝试生产机器人晶体,这种晶体在更低的温度下经历相变。