

机器人常常模仿生命。我们习惯于机器人模仿人类和动物,但生命远不止有腿的身体,这些生命形式也能启发有用的机器。加州大学圣巴巴拉分校和斯坦福大学的研究人员制造了一种带有长触须的机器,它可以执行危险的任务,例如穿过瓦砾为被困的地震幸存者输送空气。
在《科学机器人学》杂志上的一项新研究中,研究人员Elliot W. Hawkes、Laura H. Blumenschein、Joseph D. Greer和Allison M. Okamura展示了一种像生物体一样在空间中移动的机器人。但最好将它设想成一种快速生长、有用的、机械化的植物,它从一个固定的底部展开。该机器人的设计明确受到植物的启发。
“我记得看到一株常春藤,”Hawke说,“在几个月的时间里,它绕着书架的角落生长,追逐阳光,我当时想,以一种非常缓慢的方式,它正在走向某个地方。”
机器人可以“向上”去的地方之一是“天空”。该机器人的主体由聚乙烯制成(与塑料购物袋是同一种材料),通过充气膨胀,由电池供电的充气泵驱动。通过一根穿过身体的柔性天线,机器人可以向天空卷曲,迅速创建一个临时的无线电广播方式。
从一个11英寸长的外壳,机器人可以延伸到236英尺,也就是尺寸增加了25,000%。它可以滑过门下或拐弯到达目的地。如果压力足够,它甚至可以穿过缝隙,绕过管道,然后拉动阀门。这种任务可以在煤气泄漏时挽救生命,并使救援人员免受风险。
在机器人最前端安装有摄像头,软体机器人可以像植物一样生长,通过寻找并弯向光源,通过向顶部或底部腔室充气产生弯曲,使其身体变长。摄像头伸在机器人身体的末端,其线缆贯穿机器人整个长度的核心。随着身体的生长,它会带动摄像头前进,并解开一部分线缆。对于机器人运送的载荷,它们被固定在机器人身体的最尖端,在机器人完全展开后出现。
这些载荷可能是一个天线、一个传感器,甚至是一个微小的手术工具。Hawke说,他的团队已将机器人缩小到直径不到十分之一英寸,目标是制造一种可以展开到静脉内作为导管,并使用小刀辅助脑部手术的机器。
对于更传统的救援角色,软体机器人可以穿过粘蝇纸、浓稠液体、裸露的钉子、冰面和狭窄的缝隙,然后作为管道为被困人员输送空气,或为难以到达的火灾输送水。尽管其身体材料很薄,但它可以卷曲生长,举起高达150磅的重物,可能有助于从瓦砾中解救出腿部。机器人身体保持不动,而机器人尖端则不断生长,使其既是可靠的通道,又是机动工具。
“通过生长来导航环境有两个有趣的优势。首先,生长的身体可以穿过非常具有挑战性的、受限的环境,因为身体和环境之间没有相对运动,”Hawke说。“其次,随着尖端沿路径移动,会形成一个结构。这个结构可以有多种用途,例如通信、支撑或载荷输送。因此,与受小型动物启发的搜救机器人不同,生长机器人的身体可以作为管道,向被困的幸存者输送氧气或水。”
未来版本的机器人可以使用更坚固的材料,如防撕裂尼龙或凯夫拉。对于手术应用,Hawke表示,团队希望在不久的将来尝试体内测试。虽然软体机器人可能不像更著名的硬体机器人那样广为人知,但就像它们模仿的动植物一样,它们也很好地融入了人类形态的有机世界。
“我认为软体机器人不仅仅是为了做些不同的事情而制造棉花糖机器人,”Hawke说,“而是因为在机器人系统中增加顺应性会带来根本性的权衡:用传统硬体机器人的精度和可重复性,来换取软体机器人的适应性和对人类的安全性。”
观看其在行动中的表现: