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2016-10-08

麻雀雖小节吮,五臟俱全,11 款微型機器人刷新你對它們的認知

這些昆蟲般大小莹菱,有的甚至肉眼都難以看到的機器人而柑,早已不再只是科幻小說里的主人公了文捶。

機器人的概念粹排,最早出現(xiàn)在 1920 年捷克斯洛伐克作家卡雷爾·恰佩克的科幻小說『羅薩姆的機器人萬能公司』中,劇中敘述了一個叫羅薩姆的公司把機器人作為人類生產(chǎn)的工業(yè)品推向市場涩澡,讓它充當勞動力代替人類勞動的故事顽耳。根據(jù) Robota(捷克文,原意為勞役妙同、苦工)和 Robotnik (波蘭文射富,原意為工人),創(chuàng)造出 Robot「機器人」這個詞渐溶。

其實辉浦,真正意義上的機器人出現(xiàn)在 1959 年,美國人英格伯格和德沃爾制造出了世界上第一臺工業(yè)機器人茎辐,能代替人做一些諸如抓放零件的簡單工作宪郊,也讓人們對機器人的未來更加憧憬。

目前拖陆,機器人可替代人類完成許多高重復性的工作弛槐,與這些強有力的機器人相比,微型機器人應用前景更值得期待依啰。這正如微型飛機比大型飛機更適合用來觀測農(nóng)場作物的生長情況以及控制自動灌溉和施肥系統(tǒng)一樣乎串。

俗話說,麻雀雖小速警,但五臟俱全叹誉。這些昆蟲般大小,有的甚至肉眼都難以看到的機器人闷旧,早已不再只是科幻小說里的主人公了长豁。

DelFlyMicro 飛行昆蟲機器人

DelflyMicro 超輕、微型飛機是荷蘭代爾夫特理工大學(the Delft University of Technology)的工程師研制忙灼,重量僅約為 18g匠襟,采用與鳥類似的撲翼飛行設計钝侠。借助其搭載的立體視覺系統(tǒng)、處理器和陀螺儀酸舍,它可以自行導航帅韧,在飛行過程中避開各種障礙。

DelflyMicro 還裝有用于保持飛行高度的氣壓計以及用于保持穩(wěn)定和航向控制的陀螺儀啃勉。借助這些傳感器忽舟,這款飛機可以自行起飛,爬升到選定的高度璧亮,在空中盤旋大約 9min萧诫,整個過程無需進行外部控制。

Robo-Bee 蜜蜂機器人

哈佛大學所研發(fā)的仿生機器人 Robo-Bee枝嘶,由激光切割的碳纖維材料制成帘饶,只有硬幣大小,質(zhì)量僅約 80 毫克群扶,比一只蜜蜂還要輕及刻。通過壓電動力裝置,它輕薄的塑料翅膀拍動頻率可達 120 次/秒竞阐。當 Robo-Bee 以某個角度懸停在水面缴饭,暫時關掉引擎,將翅膀拍動的頻率降至每秒 9 次骆莹,還可實現(xiàn)從空中到水下的無縫過渡颗搂。但反過來還不行,因為從水中出來時幕垦,還不能產(chǎn)生足夠的升力丢氢。

研究人員還通過靜電感應讓 Robo-Bee 可以在任何表面上停留,原理類似于氣球摩擦頭發(fā)產(chǎn)生電荷后可以吸附在天花板的現(xiàn)象先改。值得注意的是疚察,機器人吸附所需的能量低于飛行所需能量的1000 倍以上。當它再次起飛時仇奶,切斷貼片的電源供應連接即可貌嫡。

Robo-Bee 吸附懸停在物體表面

目前的 Robo-Bee 并不是很完美,也還在研發(fā)當中该溯,并且有幾個相應的方向岛抄。例如,能以任何方式吸附在物體上狈茉,不需要搭載電源弦撩,或者電線等。

Festo Ant 仿生螞蟻機器人

德國 Festo 公司為解決機器人執(zhí)行任務過程中出現(xiàn)的協(xié)調(diào)和組織難題论皆,研發(fā)了能夠根據(jù)共同目標行動的螞蟻機器人。螞蟻機器人長 13.5 cm,重約 105 g点晴,主體由激光燒結(jié)(3D 打痈蟹铩)而成,頭部安裝有 3D 立體相機粒督,觸須可作為充電裝置使用陪竿。其身體下方的光感器(類似鼠標)可識別地面紅外線標記進行方向?qū)Ш剑渥詭鄼C也可對地標定位屠橄。

螞蟻機器人的通信網(wǎng)絡可以使它們從上一級控制系統(tǒng)獲得指令的同時族跛,還能互相協(xié)作。就如一群真正的螞蟻锐墙,不僅可以步調(diào)一致地行動礁哄,還能保持各自的自主性。

Water Strider 仿生水黽機器人

根據(jù)實驗觀察結(jié)果和水黽生物體的真實比例溪北,南韓首爾大學(Seoul National University)和美國哈佛大學魏斯仿生工程研究院(Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering at Harvard University)研發(fā)出一架重量只有 68 毫克桐绒,身長僅 2 公分,腿長卻足足有 5 公分的小型機器人之拨,它的身體構造受折紙藝術啟發(fā)茉继,具折疊、彈開的能力蚀乔,而它的長腿則模仿真正的水黽烁竭,腿部末端的「腳趾」處呈彎曲狀,并涂上了一層防水的超疏水(superhydrophobic)奈米材質(zhì)吉挣。

雖然目前它無法連續(xù)跳躍派撕,落地時也無法保持平衡,但其相對簡單的構造听想,讓它有機會以較低廉的價格大量生產(chǎn)腥刹。

Micro Tugs 微型機器人

斯坦福大學的工程師發(fā)明的這種微型機器人 MicroTugs 非常強壯,其中最強的一款僅 12g 汉买,但卻能夠拉動和提升超過自身重量 2000 倍的物品衔峰,這相當于一個人能夠拖動一只藍色的大鯨魚。

機器人的腳部安裝了小型橡膠釘蛙粘,當受到拖拽的壓力時能夠彎曲垫卤,增加吸附的表面積,從而增加粘性出牧。當機器人的腳抬起時穴肘,這些橡膠釘能夠伸直拉順,從而更容易地與平面分離舔痕。

不僅如此评抚,工程師們還發(fā)明了可以攀爬墻壁的機器人豹缀,但是在墻壁上爬行時能夠拖拽起重達一公斤的物品,這相當于一個人在大樓側(cè)壁上能夠提起一頭大象慨代。即便是重量最小的機器人(僅 20 毫克邢笙,工程師需要在顯微鏡下用鑷子將其組裝),它都可以拉動比自己重 25 倍的貨物侍匙。

Tribot 尺蠖機器人

瑞士聯(lián)邦理工學院的研究者們仿照一種名叫尺蠖的昆蟲研發(fā)氮惯、制作出了 Tribot 機器人。它除了能像尺蠖一樣拱起身體行進之外想暗,還具備著跳躍的能力妇汗,彈跳高度可達自身的 7 倍,落地之后说莫,它還會立刻繼續(xù)移動杨箭。

Tribot 之所以具備如此強大的彈跳力,主要因為其重量極谢;(僅為 4g)告唆,另外,研究者為其裝備了由鈦鎳合金制作而成的記憶金屬彈簧晶密。這種彈簧能夠記住自己最初的形狀擒悬,并會在稍微受熱之后恢復到該形狀。

Origami bots 折紙機器人

美國麻省理工學院計算機科學與人工智能實驗室稻艰,受傳統(tǒng)折紙藝術的啟發(fā)懂牧,做出了能從一張小正方形紙片「變形」成一個可移動、載物的微型機器人尊勿。這小紙片是由經(jīng)過激光切割的聚苯乙烯僧凤、紙以及 PVC 制成,此外其表面還分布有一些磁鐵元扔,在加熱的條件下從平面狀態(tài)到折疊完成只需幾秒鐘時間躯保,當將其置于丙酮溶液中時,機器人除磁體之外的部分都會發(fā)生溶解澎语。

目前途事,機器人的驅(qū)動力來自一個電磁線圈驅(qū)動系統(tǒng),未來這種機器人借助 3D 打印技術擅羞,將能做得更加小巧尸变,以便進入很多此前不便到達的狹小區(qū)域,甚至是人體中减俏。

SRI Bots 微型機器人

斯坦福國際研究所(SRI International)發(fā)明的抗磁性微操作技術(DM3)召烂,利用印刷電路板(PCB)就可以驅(qū)動和控制數(shù)以千計的微型機器人,這取代了傳統(tǒng)的機械控制娃承,靈活性更強奏夫,也不再受空間與疲勞力學的限制怕篷。

實際上,SRI Bots 微型機器人是一個個的小磁體桶蛔,其主體部分是相同的匙头,只是末端執(zhí)行器則按需求匹配,以實現(xiàn)精準操控仔雷。更厲害的是,這些微型機器人還能夠制造工具為己所用舔示。未來碟婆,這些微型機器人能在微自動化應用的制造中發(fā)揮重要作用,包括快速成型惕稻、光電混合電路制造竖共、以及生物組織制造等。

Starfish bots 小海星機器人

Starfish bots 海星機器人是來自美國約翰·霍普金斯大學的 David Gracias 教授開發(fā)的俺祠,體積只有 1 立方毫米公给,微小的觸手由磁性鎳制成,能根據(jù)環(huán)境中的 ph 值蜘渣、溫度和酵素含量開合小手淌铐。Starfish bots 海星機器人可以被用在醫(yī)學檢查上,避免醫(yī)生通過微創(chuàng)手術的方式來檢測各種癌癥蔫缸。

mico-scalops 扇貝機器人

mico-scalops 這個憑肉眼勉強可見的微型機器人腿准,由德國馬克斯普朗克研究所的智能系統(tǒng)科學家團隊開發(fā),可以在血液拾碌,眼球液吐葱,以及其他體液中游泳,可用來輸送藥物校翔,甚至是修復損傷細胞弟跑。

體液與水不一樣,需要有一定的黏稠度防症,對于扇貝來說孟辑,前后移動才是最好的運動方式,模仿扇貝運動的 mico-scalops 移動起來也不需要太多動力告希,只需要外部磁場提供能量即可扑浸。

micro-motor bots 納米機器人

由加拿大蒙特利爾理工大學、蒙特利爾大學和麥吉爾大學科學家組成的研究團隊燕偶,研發(fā)出的新型納米機器人試劑 micro-motor bots 能夠在血液中穿梭喝噪,將腫瘤活躍的癌細胞作為靶標并進行給藥。

納米機器人試劑實際上是由生有 1 億多鞭毛的細菌組成指么,并以一個完全自主的方式推進酝惧,而且在承載藥物的同時榴鼎,能夠抄捷徑到達身體需要治療的病灶。這種方式確保注射藥物能最佳的定位于腫瘤晚唇,避免危及器官和周圍健康組織的完整性巫财,因此能通過減少藥物劑量以削弱劇毒對人體的影響。

龐大的微型機器人家族應用在我們的生活哩陕、醫(yī)療平项、建筑等各個領域,帶來諸多便利的同時悍及,無孔不入的它們也是把雙刃劍闽瓢,對人的隱私安全性也造成了一定威脅。

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會飛的豬 2016-10-09 18:05

前幾天頒發(fā)的諾貝爾化學獎,幾位獲獎人開發(fā)出了比人類頭發(fā)絲直徑還要小1000倍的分子機器筷狼,各類分子機器瓶籽,從微型馬達到微型汽車再到微型肌肉等。

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