凤凰涅槃式重生!机器人从灰烬中再现辉煌!
折纸“机器人”技术:从纸塑到金属基材料的革新之旅
随着科技的飞速发展,折纸“机器人”这一前沿的软、柔性机器人技术已经跨越了测试阶段,逐步应用于各类实际场景中。折纸机器人的奇妙适应性使其涉足于人体药物输送、灾难救援、仿人机器人手臂等诸多领域,而背后的细分研究更是成果显著。
由于折纸机器人的核心需求在于灵活性,其构成材料如纸张、塑料和橡胶等均为柔软材质。这些材料的顶部往往会附加传感器和电气组件以赋予其功能,但这样的做法会增加设备的体积。为了解决这一问题,一个由NUS领衔的研究团队研发出了一种新型金属基材料,完美融合了金属如铂与烧纸(灰烬)。这种材料在保持纸张和塑料的折叠性、轻便性的大幅增强了其功能。
这种新型材料的重量仅为纸的一半,能效却更高,成为了制造柔韧而轻巧的假肢的理想选择。与传统假肢相比,它轻了60%,并能提供实时的应变感测,无需外部传感器即可为用户提供更好的控制和即时信息。更令人惊喜的是,研究团队成功复制了铂金折纸结构,创建了全新的折纸机器人。这些新型机器人拥有更高的变形能力、阻燃性和能效。它们不仅具备电阻加热、应变感应等功能,还内置了天线,实现了无线通信。
之前,研究者们曾探索了日本的折纸艺术,将其应用于人造肌肉、自动折叠机等领域。尽管这些发明使用了纤维素纸、聚酯等材料作为骨架提供了机械支持,但它们缺乏刺激响应、感应和无线通信功能。如今,科学家们不再满足于外部设备的附加功能,而是致力于开发多功能的软机器人主干网以实现紧密集成。这个研究团队成功研发出了一种新型金属骨架,重量比传统材料轻至少三倍且具备耐火性。这种材料能在恶劣环境下工作,可承受高达800°C的燃烧长达5分钟。它还能按需进行地热加热并发送电压产生热量。这些特性使得这种材料可以用于创建轻便灵活的搜索救援机器人。它们可以进入危险区域并提供实时反馈和通信。这种材料的重大突破已在科学杂志上发表。科学家们表示可以使用其他金属如金和银来替代铂。这些折纸机器人的出现不仅展示了科技的进步,更是对未来无限可能的探索与期待。其导电性强大到可以充当自身的无线天线进行远程通信操作员或其他机器人打破了传统机器人的通信局限。为了提高机械稳定性科学家们在金属折纸结构中融入了稀薄的弹性体优化Pt-弹性体骨架使其成为软机器人骨架的理想选择并为其在多个领域的应用提供了可能包括作为远程束缚式机器人、人造肌肉或人形机器人手臂等高风险环境的应用场景。这种可重配置的金属主干还具有多种功能包括潜在的耐火性并能在测试中承受高温的挑战相较于传统的纸机器人铂金折纸结构展现出了优越的性能稳定性和功能性使其在复杂多变的环境中具有广泛的应用前景也为未来科技的进步带来了无限的期待和探索空间。在科技的浪潮中,他们不仅运用前沿的3-D制造技术拓宽了系统的应用领域,更是在金属机器人骨架的打造上实现了革新。他们以独特的视角将Pt-Go-纤维素油墨与熔融沉积建模(FDM)相结合,开启了金属机器人骨架的3-D打印新时代。这不仅提升了机器人的制造效率,更赋予其高度的个性化特点。
杨海涛博士及其团队通过精湛的技艺,成功合成了一种支持Go模板协议的新型金属骨架。这种骨架不仅可重构、顺应性强,而且多功能于一身。这种金属骨架在构建金属折纸机器人方面大放异彩,与传统的纸和塑料材料相比,其功率效率更高,重量更轻。
更让人眼前一亮的是,团队在金属骨架中嵌入了磁性颗粒,赋予了Pt机器人磁场远程控制的功能。这一创新使得机器人不仅保持了原有的应变感应和无线通信功能,更是在磁场的驱动下,拥有了磁运动能力。想象一下,在磁场的操控下,磁性Pt机器人能够自如地进行形状变化和身体变形,甚至与旋转磁场同步,实现向前移动,这一切都是那么地神奇而又令人着迷。
陈宝仁助理教授及其团队并未止步于此,他们正积极探索给这种金属骨架增添更多功能。掺入电化学活性材料,制造能量存储设备,使材料成为自供电机器人的可能性正在逐步成为现实。在他们眼中,高风险环境中的活动、人造肌肉和机械臂、远程控制的无束缚机器人等领域只是这种新材料的应用冰山一角。随着技术的不断进步,这个团队正为我们构建一个丰富多彩的机器人材料库,其中充满了高度功能集成的各种软机器人。
可以说,他们的研究不仅推动了金属机器人技术的发展,更是为未来的智能机器人世界描绘了一幅充满无限可能的蓝图。