多倫多大學的工程研究人員發(fā)明了一種微型機器人，可以像尺蠖一樣爬行，這項具備更高柔性的基礎(chǔ)技術(shù)有朝一日可能會將航空業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芸纱┐髟O(shè)備。
納吉布教授和他的團隊專門研究智能材料。他們的一項研究集中在電熱執(zhí)行器（ETA）上，這是一種由特殊聚合物制成的裝置，可以通過編程對電或熱變化做出物理響應(yīng)。例如，ETA可以被編程為模仿肌肉反射，冷時放松，熱時放松。
Naguib和他的團隊正在將這項技術(shù)應(yīng)用到機器人領(lǐng)域，創(chuàng)造出能夠爬行和卷曲的“軟”機器人。他們相信，有朝一日，這些機器人將取代制造業(yè)中發(fā)現(xiàn)的笨重且鍍金屬的機器人。
Naguib解釋說：“現(xiàn)在，你在工業(yè)中會發(fā)現(xiàn)的機器人很重，很結(jié)實，而且被關(guān)在工廠的地板上，因為它們會帶來安全隱患。”“但是制造業(yè)正在現(xiàn)代化以滿足需求。他補充說：“越來越多的人強調(diào)要融入人類與機器人的互動。”軟性、適應(yīng)性強的機器人可以利用這種協(xié)作。”盡管響應(yīng)材料已經(jīng)被研究了幾十年，但是研究小組已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種新的編程方法，結(jié)果在最近發(fā)表在科學報告中的一篇論文中證明了尺蠖的運動。
現(xiàn)有的研究文獻對ETAS從平面休眠狀態(tài)進行編程，二維結(jié)構(gòu)的形狀可編程性是有限的，因此響應(yīng)只是一個彎曲運動，”論文的主要作者、博士生Yu Chen（Gary）Sun解釋說。相比之下，sun和他的合著者創(chuàng)建了一個具有三維靜息狀態(tài)的eta。他們使用了一種熱感應(yīng)、應(yīng)力松弛和固化方法，在形狀和運動方面打開了更多的可能性。
“同樣新穎的是誘導尺蠖運動所需的能量。我們的效率比迄今為止在研究文獻中所存在的任何東西都要高。Naguib說，這些可編程變形的軟機器人不僅會給制造業(yè)帶來革命性的變化：它在安全、航空、外科手術(shù)和可穿戴電子等領(lǐng)域可能會很有用。
納吉布解釋說：“在人類可能面臨危險的情況下，比如氣體泄漏或火災(zāi)，我們可以給爬行機器人配備一個傳感器來測量有害環(huán)境。”在航空航天領(lǐng)域，我們可以看到智能材料是下一代機翼變形飛機的關(guān)鍵。”
博士研究生Yu Chen（Gary）Sun和Hani Naguib教授正在設(shè)計具有智能材料的軟性機器人和可穿戴設(shè)備，這些材料對環(huán)境中的電-熱變化有物理響應(yīng)。
圖源：Liz Do
圖源：Liz Do
盡管他指出，世界還需要一段時間才能看到變形翼飛機，但最直接的影響將體現(xiàn)在可穿戴技術(shù)上。“我們正在努力把這種材料應(yīng)用到服裝上。納吉布說：“這些衣服會根據(jù)體溫進行壓縮或釋放，對運動員有治療作用。”研究小組還正在研究智能服裝是否有利于脊髓損傷。
在接下來的一年里，Naguib的團隊致力于加速響應(yīng)性爬行運動，并研究其他配置。“在這種情況下，我們訓練它像蠕蟲一樣移動，”他說。但我們的創(chuàng)新方法意味著我們可以訓練機器人模仿許多動作，就像蝴蝶的翅膀一樣。”
