

雄性孔雀蜘蛛体长不足 0.2 英寸,而且花哨得有些俗气,堪称蛛形纲动物中的珍宝。除非你住在澳大利亚部分地区,并且在春天花很多时间寻找小蜘蛛,否则你可能从 GIF 图中认识它们,它们独特的求偶舞蹈吸引了网络上对奇特动物的持续关注。现在,这种花哨的小蜘蛛为哈佛大学的软体机器人研究人员提供了灵感。他们制造的新型孔雀蜘蛛机器人身长不足一英寸,并且具有一些惊人的特性。
首席作者 Tommaso Ranzani 说:“从孔雀蜘蛛获得灵感来设计和制造软体机器人的想法,源于这种小昆虫身上体现了软体机器人领域大量的未解决的挑战。” Ranzani 现在在波士顿大学,但他是在哈佛大学完成这项工作的。这种蜘蛛非常小,可以在非常非常小的尺度上移动。Ranzani 说,为了进行求偶舞蹈,它还具有“大量独立可控的自由度”。此外,它看起来非常酷,研究人员利用着色水成功地捕捉到了这一点。
水是蜘蛛机器人运动能力的重要组成部分。液体通过其体内的微小通道流动,这些通道经过精心设计,可以使蜘蛛以特定的方式移动。尽管它无法像其灵感的原型那样灵巧地抖动身体,但研究人员表示,这种机器人,或者与之类似的机器人,将能够在远低于目前软体机器人可能达到的尺度上执行精密的外科手术任务。
观看这段机器人运动的视频,可以看到液体通过其体内的微小通道流动,使这个微小的生命以多种方式移动——总共有 12 种运动自由度,以及另外六种其他类型的改变,包括颜色和结构。
MORPH:一种新的软材料微制造工艺 来自 Wyss Institute 在 Vimeo。
鉴于血管,例如,位于该机器人能够作用的微观甚至介观尺度上,显然存在可能的医疗应用。此外,“如果你想进入人体,你希望使用柔软的东西,”犹他大学机器人工程师 Kam Leang 说,他也从事用于医疗应用的软体机器人研究。Kam Leang 并没有参与这项研究。
但这种微小的孔雀蜘蛛还没有准备好戴上手术口罩。这种设计是采用一种称为“微流体折纸驱动的气动/液压设备”(MORPH)的新型机器人建造方法的概念验证。
该团队经过几天的时间,在一次性工艺中制造出了这种蜘蛛。首先,他们生产了 12 层硅,每一层都有类似计算机芯片的压花图案。然后,他们用微型激光使这些图案更加精细化,当所有层粘合在一起时,就形成了所谓的“嵌入式微流体电路”。这种电路在受到流体加压时,会引发折叠或折纸现象。如果使用水或空气之类的物质,蜘蛛可以移动到新的位置,然后再恢复到原来的形状,但如果使用一种在暴露于热或紫外线等刺激时会凝固的流体,蜘蛛就可以永久地“折叠”成新的形状。
Ranzani 说,这听起来很简单,但在粘合过程中精确放置各层以及激光切割通道都是极其精细的过程。蜘蛛的层和通道都比人类头发细。
虽然它已经相当时髦了,但 Ranzani 说,孔雀蜘蛛机器人只是一个开始。“这个设备是制造过程的概念验证,”他说。“我们相信它将为新一代软体微型机器人铺平道路,这些机器人可以利用它们的小尺寸、可变形和有弹性的身体,探索高度无序和复杂的环境。”
恐蛛症患者请注意。