眾所周知，高速運(yùn)動(dòng)是動(dòng)物在惡劣和不可預(yù)測的環(huán)境中不可或缺的生存技能，在機(jī)器人領(lǐng)域獲得更快更好的機(jī)器人一直是科學(xué)家們追求的目標(biāo) 。最近，來自澳大利亞約翰內(nèi)斯堡開普勒大學(xué)的一個(gè)研究小組開發(fā)了一種比獵豹移動(dòng)速度更快的小型軟體機(jī)器人 。這種小型軟體機(jī)器人只有郵票大小，長度不到2厘米 。它不僅能在一秒鐘內(nèi)跑35圈，還能在水下游泳 。相關(guān)研究成果于2022年8月9日發(fā)表在國際科學(xué)期刊《自然·通訊》上 。在這篇科普文章中，邊肖將和你分享一些這方面的知識(shí)！
這個(gè)比獵豹移動(dòng)速度還快的小型軟體機(jī)器人的工作原理是什么？
這種小型軟體機(jī)器人的工作原理是利用可以彎曲和拉伸的柔性材料，模仿獵豹在奔跑時(shí)的彎曲和拉伸動(dòng)作 。但是，要實(shí)現(xiàn)小型柔性機(jī)器人的快速運(yùn)動(dòng)，必須具備兩個(gè)條件:重量輕、容量消耗低；由于這兩個(gè)條件，小型機(jī)器人無法加載通用電機(jī)，因此約翰尼斯·開普勒大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)使用一種軟微型電磁執(zhí)行器為小型軟機(jī)器人提供動(dòng)力 。
溫馨提示:執(zhí)行器是2018年出版的計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)術(shù)語，是指能夠?qū)⒛撤N形式的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的驅(qū)動(dòng)裝置 。
【科學(xué)家開發(fā)出比獵豹跑得還快的機(jī)器人 仿生獵豹機(jī)器人】
這種柔軟的微型電磁致動(dòng)器是一種3D打印機(jī)，它在拉伸的薄膜上打印出液態(tài)金屬線圈，將薄膜粘合到框架上，然后用彈性體覆蓋液態(tài)金屬線圈，使電流通過平面線圈產(chǎn)生磁場 。最后，通過通斷電流可以隨意彎曲或拉伸材料，還可以控制微型電磁致動(dòng)器 。
一個(gè)在水下游泳的小型軟體機(jī)器人
研究人員表示，3D打印機(jī)對(duì)液態(tài)金屬線圈的打印方法，可以使基板的不同部分根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行驅(qū)動(dòng) 。比如只彎曲一部分，就能讓后端像魚游泳時(shí)一樣擺動(dòng) 。彎曲的其他部分可以使機(jī)器人行走、跳躍和轉(zhuǎn)彎 。研究人員還添加了一些其他組件來提高機(jī)器人的性能，例如鋸齒狀或L形的腳 。
為什么說這個(gè)軟體機(jī)器人跑得比獵豹還快？
測速軟機(jī)器人 。
為了進(jìn)行速度對(duì)比，研究小組使用了速度單位BL/s(每秒體長，中文名稱為每秒體長)來衡量機(jī)器人的速度 。BL/s表示身體長度每秒可以移動(dòng)多少次，是比較不同種類物體相對(duì)速度的參數(shù) 。根據(jù)測試結(jié)果，這種小型軟體機(jī)器人在平面上可以達(dá)到35BL/s，在波紋地板上可以達(dá)到70BL/s 。公開資料顯示，獵豹的速度只有20-30BL/s，所以從每秒體長來看，這種小型軟體機(jī)器人的速度比獵豹快 。需要注意的是，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是通過給機(jī)器人接上電源線，使用外接電源得到的 。
最終總結(jié)
對(duì)于軟機(jī)器人來說，由于其安全性高，與人類和惡劣環(huán)境的自適應(yīng)交互，軟機(jī)器人具有傳統(tǒng)剛性機(jī)器人所不具備的功能 。雖然軟機(jī)器人有許多優(yōu)點(diǎn)，但仍然存在一些技術(shù)問題 。例如，約翰尼斯·開普勒大學(xué)研究小組研究的這種小型軟體機(jī)器人，只有通過電源線連接到外部電源，才能獲得最快的移動(dòng)速度 。然而，在使用自身電池供電的情況下，機(jī)器人的移動(dòng)速度非常慢 。盡管如此，邊肖認(rèn)為這種軟體機(jī)器人的出現(xiàn)為高速機(jī)器人的發(fā)展提供了一種新的思路 。
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