真·蜘蛛侠!蛛型多功能柔性机器人来袭

哈佛大学等开发的新工艺使毫米级柔性机器人的制造成为现实。图中的这种机器人具有微米级特征,它看似一只有彩色眼睛的孔雀蜘蛛。

在机器人专家展望的未来世界中,动物仿生的柔性机器人可以用于复杂的自然或人为环境(如精细的人体外科手术)、对刚性机器人来讲过于狭小的空间,以及对人类太过危险的地方。厘米级的柔性机器人已经问世,但更小尺寸的可移动多功能柔性机器人的制造还困难重重。

《先进材料》(Advanced Materials)杂志近日报道,美国哈佛大学维斯研究所(Harvard's Wyss Institute,简称WI)、哈佛大学工程与应用科学学院(SEAS)以及波士顿大学(Boston University)开发的一种集成制造工艺完成了这项挑战,使具备微米特征的毫米级柔性机器人成为现实。为了展示他们的成果,研究人员利用硅橡胶制造了一种貌似孔雀蜘蛛的柔性机器人。论文合著者、前WI和SEAS的罗伯特?伍德(Robert Wood)团队博士后研究员、现波士顿大学助理教授希拉?卢索(Sheila Russo)博士说:“柔性机器人系统通常仍然比较简单,它只有一个自由度,即只能在形状或运动类型上实现一个特定的改变。我们开发的集成技术融合了3种不同的制造工艺,采用新方法制造的蛛型柔性机器人拥有18个自由度(包括运动、结构和颜色等的改变),以及微米级特征。”WI核心成员、SEAS教授伍德博士认为,新制造工艺使柔性机器人在复杂性和功能性上能与刚性机器人相媲美。在未来,柔性机器人对小动物构效关系的仿生研究甚至可能超越刚性机器人。

伍德等采用光刻、激光加工和注入诱导自折叠等技术,完成了蛛型机器人的制造。论文第一及通讯作者托马索?拉扎尼(Tommaso Ranzani)博士说:“通过改变硅橡胶的厚度和相对稠度,我们可以精确控制自折叠过程。MORPH系统的构筑很方便,可重复性很强。”

WI创始理事、SEAS教授唐纳德?因戈贝尔(Donald Ingber)博士说:“MORPH技术为研究人员打开了柔性机器人应用于医学领域的大门。柔性机器人的小尺寸和灵活性,可以为内窥镜和显微外科提供一种全新的思路。”

编译:雷鑫宇 审稿:阿淼

责编:南熙