突破傳統形式的「摺紙」機器人,無需供電,引領新的科技走向

來自麻省理工學院(MIT)計算機科學與人工智能實驗室的團隊推出了一種無需外界電力,十分微小的摺紙機器人(Untethered Miniature Origami Robot)。

突破傳統形式的“摺紙”機器人,無需供電,引領新的科技走向

Untethered Miniature Origami Robot

顧名思義,摺紙機器人的外形就好似一張被揉成一團的紙張,展開之後的大小隻有1.7平方釐米,十分嬌小。如此設計自然也就沒法依賴傳統電力了。但是這樣嬌小的機器人卻是可以完成一系列你想不到的任務,如摺疊,行走,游泳,搬運小型的障礙物等等。據官方數據,這樣的小傢伙可以扛起0.6克的行李,同時能夠推動更重的物體進行爬坡等等,十分神奇。除此之外,特殊材料的應用使得摺紙機器人能夠在完成指定任務之後進行自行溶解,也就是能夠在丙酮溶液中溶解。

這樣的機器人是怎樣工作的呢?

摺紙機器人又被稱作是可重構機器人,受到了傳統的摺紙手藝的啟發,最初形態是一組由三角形模塊拼接而成的正方形紙片狀薄片,在受到熱刺激之後,能夠完全自動地進行自我摺疊,最終達到上圖所示的形態,而具體的變化過程,看看下面這張GIF吧。

突破傳統形式的“摺紙”機器人,無需供電,引領新的科技走向

摺紙機器人的變化過程示意

在完成摺疊之後,機器人又是怎麼跑起來的呢?原來機器人的驅動力是來自於自身後部的一個磁力馬達,磁力馬達通過一個電磁圈動力系統構成,一旦磁場發生變化,機器人就會敏感地作出相應的動作。具體的動力結構為:一個立方體的永磁體以及4組電磁線圈。

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摺紙機器人的具體構造

這樣的構造使得機器人整體除了自身的動力系統不能自動降解之外,其他部分都可以通過溶解在丙醇溶液當中完成降解過程。值得注意的是,機器人也並非是一旦有磁場的變化就會無目地亂動,據悉,機器人設置了一個15Hz的頻率開關,一旦擾動超過了限制的閾值,機器人就會開始行動了。

馬達一旦被觸發,機器人的整個身體就會顫動起來,通過震動向前行進,類似於偏心輪的重心偏移使得機器人可以發生位置的移動。而這一切都需要依賴於機器人本身特殊的摺疊形態,也就是說,當機器人沒有進行過摺疊的時候,無論磁場怎樣引導,機器人都是不會動的。所以機器人在工作的時候,我們看著它就好像是一個抽搐著的糖衣。

另外,機器人在後期還被設計了更加細節化的外觀,一種便是具有類似剷車的紙片觸手,這樣可以讓機器人能夠更加準確地搬運物體,也能讓物體在搬運過程中更加不易脫落。

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機器人的具體摺紙形構造

摺紙機器人的應用

讀者可能會想,這樣的摺紙機器人如此小,還是隻能搬運以克為計量單位的物體,真的有實際應用的價值嗎?答案當然是它的實際應用價值大大的有了!就目前而言,摺紙機器人的出現使得許多人類難以到達的地方能夠依賴它完成,比如非常細小的工業產品縫隙以及危險汽電設施的內部某些位置。

更加有利於人類的應用便是在醫學方面了,別忘了這個小機器人可是可以進行自我溶解的!不過美國人的切入點總是如此地新穎,據報道,美國國土上每年有數以萬計的人們會由於種種原因吞下紐扣電池,這些含有重金屬的電池常常會積留在人體的腸道等部位,對健康有很大的影響。使用摺紙機器人便是一個避免動手術的絕佳選擇,通過特定磁場變化,醫生可以引導機器人進入患者身體的病患部位,並且通過機器人的搬運功能將病灶排除。

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機器人通過勵磁場運動

除此之外,機器人還能在人體內進行更多的操作,為無創手術提供進一步的技術支持。最主要的是,能將治療對人體的損害降到最低,因為溶解之後遺留下來的馬達足夠小,能夠通過人體代謝排出,或者是通過磁場引導排出。因此,摺紙機器人的應用前景是非常廣闊的。

下一步,研究人員的目標

這是一個對未來展望的過程,研究組人員表示,他們下一步的打算是想讓機器人變得更加聰明,也就是說,機器人能夠脫離人類給定的勵磁磁場激勵,自行完成一系列的動作,在更遠的打算中,研究人員還打算在機器人的行為模塊中加入邏輯,甚至是物理AI,讓機器人更加的聰明,能夠自身產生一些判斷。

科技改變未來,更是創造神奇!


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