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科學家研發無需電池和電線可折疊機器人

發佈時間:2017-08-08 10:09:10  |  來源:新浪科技  |  作者:   |  責任編輯:

新浪科技訊北京時間8月8日消息,據國外媒體報道,受日本傳統摺紙藝術啟發研製的可折疊機器人能夠進入傳統機器人無法到達的環境、完成傳統機器人無法實現的任務。但這些設備存在一個巨大的缺陷:它們必須配備電池或電線。如今,哈佛大學的研究人員找到了該問題的解決方法。他們設計出的可折疊機器人能夠利用無線磁場進行控制。

可折疊機器人是一種時髦的、可按需生産的機器人。使用者可將其折疊起來,送入其他形狀無法進入的環境,然後再讓機器人恢復形狀、執行任務。問題在於,目前最複雜的摺紙機器人需要配備電池和電線,因此沉重笨拙,從生物角度來看也不安全。

沒錯,可折疊機器人最令人激動的一點,便是它們在醫學獎展露的巨大潛力。未來的醫生可以將微型摺紙機器人送入病人體內,展開後再執行治療任務,如將藥物送到指定人體部位等。電線和電池顯然會造成干擾。因此威斯生物工程研究所和哈佛大學約翰A保爾森工程與應用科學學院的科學家們決定研發一款外部供電的無線可折疊機器人。

此前,科學家已經研發出了無需電池或電線的可折疊機器人,但它們的設計過於簡單基礎。相比之下,新型可折疊機器人的形態和功能更加複雜。

在機器人學家穆斯塔法博伊瓦特(Mustafa Boyvat)的帶領下,研究人員設計並測試了幾種不同的系統,包括一款能折疊成四分之一大小的四面體型機器人和一款由紙製成的、手掌大小的船型機器人。

為讓這些機器人無需電池運作,研究人員在其關節處安裝了兩個元件:一是由形狀記憶合金製成的線圈,在受熱時可使機器人恢復原始形態;二是在特定磁共振頻率下可産生電能的小型電路。

通過改變磁場頻率,機器人可根據需求、將某個關節折疊起來,不會互相干擾。而如果疊加磁場,多個關節便可同時折疊。該研究團隊展示了多種自由度,釐米級和毫米級均可實現。

“就像摺紙一樣,我們的設計十分簡單。”共同作者Je-sung Koh指出,“該系統只需要在機器人身上安裝基本的被動電子元件、用來産生電流,其餘問題都交由機器人自身來解決。”

研究人員無需接觸它們,便可移動和展開這些設備,即使看不見它們也無甚影響。

“我們相信,此次研究體現了無線供電、無線控制的摺紙機器人的可行性,”該研究作者指出,“該技術可用來研發無需電力存儲或控制元件的可折疊醫療設備,在病人體內進行遠端作業。”

除此之外,研究人員還在設想一款可吞入體內的機器人,用來代替內窺鏡。該設備可在體內穿梭,執行簡單任務,如抓取組織或拍攝視頻等。最令人激動的是,該設備的大小可以隨意變換。

“微型化的研究還可以繼續深入,”博伊瓦特指出,“我認為我們尚未達到機器人體積的下限。能夠進一步研究我們的設計、將其用於醫療領域,我們倍感激動。”

接下來,研究人員計劃用不同大小和配置的機器人開展實驗,並測試它們在不同頻率段的表現。但要看到更為複雜而精良的摺紙機器人,還不知要等待多久。(葉子)