橡皮機器人

橡皮機器人
美國哈佛大學科學家研發出一種像卡通人物橡皮人一樣具有彈性的新型機器人，利用壓縮空氣驅動，彈性和柔軟度足以讓它爬行鑽過狹窄空間。

哈佛大學化學家慧特塞茲率領的這項研究，從烏賊和海星等軟骨動物取得靈感，以合成橡膠打造出彈性機器人，長12.7公分，外形如有四肢的卡通橡皮人「甘比」，合成橡膠層內含一個個氣囊，會像氣球般膨脹、壓縮，藉此驅動機器人，並可個別控制四肢的動作，因應地形不同調整行動步法，可爬可滑，形體可扭曲，使其能鑽過一般採用履帶或輪子等剛性組件機器人難以通過的狹窄空間，研究人員測試時，用玻璃板隔出下方僅1.9公分寬的空隙，在15次的測試中，彈性機器人都成功鑽過這個狹窄空隙，而且時間多半花不到一分鐘。

這是近年來科學界打造軟性材質機器人的最新成果，今年稍早塔夫特大學也發表一款用矽膠製成的毛毛蟲形機器人，能爬進球內自行推進。麻省理工學院機器人學家瓦特表示，「軟機器人獨特的變形能力，使其能到傳統硬性材質機器人不能到的地方。」

參與研究的哈佛博士後研究學者薛佛說，這款機器人已強悍地足以適應多種地形，甚至可以爬過果凍。而測試時機器人表層經過一再充氣、洩氣都沒破也令他們滿意。

 美研製新型軟體機器人可似蠕蟲爬行
這是越來越熱門的一個研究領域：軟體機器人領域的一項最新進展。科學家們正在不斷從自然界汲取靈感，創造出遠比那些傳統的金屬制同類更加靈活和多功能的機器人產品。這個哈佛大學科研小組由化學家喬治·懷特塞茲(George M. Whitesides)率領，他們從魷魚，海星和其他沒有堅硬骨骼的動物身上獲得啟發，研製了一種小型的，有四條腿的橡皮機器人。

　　最近幾年，科學家們一直在嘗試和一些黏糊糊的，有時候甚至看上去模樣古怪的機器人設計概念打交道，他們希望能製造出一種新型機器人，它們將能夠鑽進那些依靠人力或傳統機器人難以企及的地方展開工作，如地震災區救援或者戰場偵察等等。在一份郵件採訪中，美國麻省理工學院的機器人專家馬修·沃爾特(Matthew Walter)說：“這種軟體機器人的柔韌性讓它們能夠得以進入傳統機器人無法抵達的狹小空間。”
 
　　今年早些時候，一個來自塔夫茨大學的小組展示了由他們開發的一種體長僅10釐米的蠕蟲機器人，它採用矽氧橡膠製成，可以爬進一個小球並在裏面推動小球向前滾動。
 
　　而此次哈佛大學的此項研究是在美國國防部的研究資助項目下進行的，有關進展本週一在《美國國家科學院院報》上作了發表。這個軟體機器人體長約12.7釐米，製造的過程花費了兩個月。其四肢可以各自獨立操控，通過人工或電腦自動控制將壓縮空氣輸入其肢體內進行相應驅動。這讓這種新型機器人具備了無法比擬的靈活性，可以自由地在地面爬行或者滑行。


　　研究人員對它進行了柔韌性測試：他們將一塊玻璃板置於距離地面不到1.9裏面的高度，並讓這個小機器人嘗試爬進底下。結果科學家們成功地控制這個機器人15次來回穿過了這個極其狹小的縫隙。並且在大多數情況下，它穿過整個玻璃板底部所花費的時間還不到1分鐘。
 
　　研究人員計畫進一步對其速度性能進行改進，不過他們對它沒有因為不斷發生的熱脹冷縮而損壞感到欣慰。哈佛大學的博士後羅伯特·謝普赫德(Robert Shepherd)說：“它足夠堅強。”他指出這種機器人可以適應各種表面材料並在上面正常運行，包括毛氈，沙礫，泥漿，甚至果凍。不過它也有缺陷：目前機器人必須依靠一條外接電源線供電，科學家們希望找到一種方法能夠實現電源內置，如此方能讓它投入實際應用之中。
 
　　塔夫茨大學的神經生物學家巴里·特裏莫(Barry Trimmer)是該大學蠕蟲機器人項目團隊成員，他說：“在軟體機器人領域還有很多挑戰需要面對，對於這些問題的解決沒有捷徑可走。”
 
　　機器人專家卡莫·馬吉迪(Carmel Majidi)在卡內基·梅隆大學領導軟體機械實驗室，他認為儘管這一成果是基於之前的研究基礎，但是仍然極具創新。他說：“這是一種簡單的概念，但是看起來他們似乎很好的模擬了自然界的生物運動模式

美科學家發明奇特機器魚 可冒充魚群"老大"

這個咋看起來看起來很可愛的機器魚是由紐約大學理工學院(Polytechnic Institute of New York University)的機械工程專家伯菲瑞(Maurizio Porfiri)教授發明的。它可以模仿魚的動作，使魚群誤認為它是“頭魚”，從而改變方向，乖乖地跟著它走。伯菲瑞博士認為人類經常從自然中獲得靈感， 發明機械為己所用。而這次恰恰相反，他想通過他的發明來回饋自然界。

 　

據研究人員介紹，這種機器魚將來有望部署在受污染的水域裏，從而把魚群帶離險境，它也可以幫助魚群躲開人工障礙，譬如水下的渦輪。
 
　　據科學網瞭解，這種新式機器魚雖然面目怪異，甚至還有眉毛，但是這並不妨礙其功能，它依舊可以發現、追蹤和混進魚群當中從而改變它們的行為。



另外，魚群資訊共用系統包括視野、水壓等因素，伯菲瑞教授就是通過對該系統的分析才發明了這種機器魚。目前這種機器魚只能在淺水作業，將來有望能夠下潛並且重新浮出水面。

變形機器人 Shape-shifting robot(卡內基美隆大學)

http://www.cs.cmu.edu/~claytronics/in-the-news/index.html



變形機器人用於試穿衣服 Shape-shifting robot



Rubber conductor offers robots a stretchy skin

Video: Stretchy circuits made from rubber and nanotubes could be used to make a sensitive e-skin for robots, say Japanese researchers, helping them be better coordinated (Footage courtesy Takao Someya, Tokyo University, stills courtesy Science/AAAS)

Giving robots skin as soft and sensitive as a cosmetics model is difficult when it must be built using tough, inflexible electronics. But Japanese researchers have created super-stretchy circuits from a new elastic conductor material that could be the solution.

The rubbery conductor was developed by Takao Someya's team at the University of Tokyo. They aim to produce "e-skin" - an affordable layer of pressure and temperature sensors flexible enough to completely cover a robot without limiting its movement.

"Without human skin-like sensitivity, robots cannot be used in everyday life. Imagine the danger if a robot did not recognise when it had accidentally bumped into a young child," says Someya.

Some stretch

The team previously made flexible sensor sheets punched with holes that could be stretched by 25%. But that isn't stretchy enough, says Someya. Some parts of a skin, for example over the joints, need to be more deformable.

A solid strip of their new material can be stretched by 38% without any drop in conductivity. A net of it was still working after being stretched by 134%, albeit with a drop in conductivity.

Integrated circuits, like those needed to make pressure sensors, made from the material still function when being stretched 70%. Regular wire snaps if it is stretched by more than 1-2%.

Rubber mix

The new material is made by mixing conducting carbon nanotubes with rubber.

The team used a novel production technique that uses an ionic liquid - consisting of charged ions and not molecules like most liquids - to prevent the nanotubes clumping together.

That made it possible to add more nanotubes without fear that a high density of them would form lumps. The final material is around 20% nanotubes by weight.

Current flows through the material by hopping from nanotube to nanotube. Someya explains that the time during which a route across the material exists when it is stretched and the tubes are pulled apart is maximised by using long nanotubes.

Wearable gadgets

"In any area where you need electronics that can stretch and bend without compromising performance, for example in wearable electronics to monitor movement, this is going to be quite a breakthrough," says Gordon Wallace of the University of Wollongong, Australia.

Stretchable conductors made from wavy gold wires embedded in rubber have been made before and are better conductors, a property necessary for high-speed stretchy electronics.

But the nanotube-based conductor is likely to be more physically robust, a requirement for applications like an e-skin in which speed is not critical, says Someya.

It is also cheaper to build, he adds, because the rubber and nanotube solution can be printed out in sheets.

Journal reference: Science (DOI:10.1126/science.1160309)