編者按：在合肥，“科里科氣”是一種城市氣質，這種氣質藏在一位位創(chuàng)新者身上，藏在一家家科研機構里，更藏在一座座的實驗室里。
實驗室是每一項科研成果誕生的“源地”，合肥有著數(shù)不清的大大小小實驗室，源源不斷，輸出著一項項原創(chuàng)科研成果，由內而外，讓合肥散發(fā)著濃濃“科氣”。
今起，合肥報業(yè)傳媒集團科學+工作室推出“奇妙實驗室”系列產品，記者帶你走進各類實驗室，感受科技的魅力和神奇。
贏一場比賽獲800萬獎勵，在科大，厲害的不僅僅是學霸，還有機器人。
今天，科學+工作室走進中國科大張世武教授帶領的仿生機器人實驗室，看一看這里都有哪些神奇的機器人。
○撼地者機器人
撼地者機器人 災后救援“全能戰(zhàn)士”
能進火場，還能涉水；能做推動百公斤重物的“力氣活”，也能旋轉門把手這些“精細活”；能在濃煙等復雜環(huán)境自主避開障礙物，還能進行災情處置和生命營救……它是一臺災后救援機器人，名叫“撼地者”，由中國科大和哈工大（深圳）聯(lián)合開發(fā)。
在去年舉行的首屆“智創(chuàng)杯”前沿技術挑戰(zhàn)賽中，“撼地者”機器人從海內外40支隊伍中脫穎而出，在“災后區(qū)域的探測與處置”比賽中摘取桂冠，獲800萬元人民幣獎勵。
從外形上看，“撼地者”機器人是一個名副其實的“大家伙”，重約250公斤，高約1.2米，是一款以履帶式底盤和二指夾爪機械臂為基礎的多功能車輛。
雖然外形看上去笨重，但其實它是一個“靈活的胖子”。
中國科大工程學院博士后高緯介紹，“撼地者”的二指夾爪機械臂有6個自由度，每個關節(jié)能進行360度旋轉，對它來說搬運、抓取物體、旋轉閥門、開門、按按鍵等考驗靈敏度的任務都能較好完成。
在陸地有著出色表現(xiàn)，它在水中也能正常運行。為了讓機器人適應水中救援，團隊給機器人做了防水處理。由于性能較齊全，適應環(huán)境較多，“撼地者”也被稱為是“全能戰(zhàn)士”。
○外骨骼康復機器人
外骨骼康復機器人 幫助偏癱患者康復的智能幫手
偏癱、截癱病人的術后康復一直是社會關注熱點，記者在實驗室里看到一臺可用于下肢康復的外骨骼機器人。
中國科大研究生楊澤說，這臺機器人是固定在支架上，當患者需要進行康復訓練時，可以穿上這套機械裝備，通過機器帶動病人下肢進行運動。外骨骼康復機器人在促進肌肉恢復的同時，也能降低病人、醫(yī)護人員的體力消耗。
當患者進行康復訓練時，會產生不同的力度，這就需要機器人根據(jù)力度給出相應的輔助力。
“機器人給的輔助力過大或過小，都會影響患者的平衡，所以我們在這款外骨骼康復機器人裝有多個傳感器，能感知人體的發(fā)力程度，并做出相應的輔助。”楊澤說，當前展示的二代外骨骼，在一代的基礎上，各個關節(jié)添加了扭矩傳感器，后續(xù)團隊還會進行算法開發(fā)，感知病人和機器人之間的交互力，實現(xiàn)柔性交互和按需輔助。
“我們研究的最終目標是實現(xiàn)無支架輔助，讓患者穿戴上這套機器人，不受支架的限制，實現(xiàn)自由、安全的行走。”楊澤說。
○柔性靈巧手
柔性靈巧手 捏針、抓球……這只機器手很“靈巧”
輕輕捏起一根針、穩(wěn)穩(wěn)抓住一個球、握起飲料罐、手指比劃數(shù)字……完成這些動作的是一臺名叫“柔性靈巧手”的機器手。
在實驗室，記者看到這臺仿照人手一比一制作的機器手，摸上去材質很柔軟，它不僅每個手指會動，手指的每個關節(jié)也能動。
“這臺機器手是3D打印而成，材質為硅膠蒙皮，重約700克，可以完成捏針、抓球等許多精細動作。”中國科大研究生陶哲介紹，這是一款基于形狀記憶合金彈簧驅動的柔性靈巧手，作為一種智能材料，形狀記憶合金彈簧具有質量輕、性能穩(wěn)定、高溫收縮低溫放松的特性。
“我們設計了這款柔性靈巧手，以形狀記憶合金彈簧陣列作為驅動器，不僅做到了質量輕、便攜，更重要的是實現(xiàn)了每根手指的獨立運動。”陶哲介紹。
這款機器手有何用途？
陶哲介紹，目前該團隊將這款機器手做到了19個自由度的獨立驅動，突破了現(xiàn)有電機驅動系統(tǒng)的限制，再配合肌電檢測技術，將會對諸如上肢截肢患者的假肢設計制造、機械手的柔性抓握等提出新的解決思路。
○注入液態(tài)金屬
液態(tài)金屬 研制出液態(tài)金屬人工肌肉
金屬不僅僅是固體，還有液體形態(tài)。在實驗室中，科大博士研究生舒健向記者展示了液態(tài)金屬“鎵銦合金”。
“其實液態(tài)金屬并不罕見，比如人們常見的水銀。不過水銀有毒，還容易揮發(fā)，而鎵銦合金幾乎沒有毒性，鎵銦合金是目前已知液體中表面張力最大的液體，是水的十倍，而且它的表面張力可以用電化學方法調控，在通電后能呈現(xiàn)出收縮和舒張的形態(tài)，就像人的肌肉一樣，能伸能縮。”舒健說。
舒健向記者演示兩個小實驗：一是在氫氧化鈉溶液內加入鎵銦合金，通電后，液態(tài)金屬就自動向電場的正極方向運動；二是將鎵銦合金滴到一個容器內，通電后，液態(tài)金屬就像人體肌肉一樣收縮舒張。
小實驗的背后是一項正在研發(fā)的前沿科技——利用液態(tài)金屬研發(fā)人工肌肉。
“液態(tài)金屬是一種新的功能性材料，我們的研究目標是希望利用液態(tài)金屬可以運動、變化和導電性好等特點，運用到機器人研制中。”中國科大張世武教授介紹，液態(tài)金屬機器人有著廣闊的應用前景。
夢想正在照進現(xiàn)實。
近日，張世武教授、金虎副研究員與合作者合作，提出了一種基于電化學方法改變液態(tài)金屬表面張力的方法，設計出可模仿肌肉的收縮及舒張功能的液態(tài)金屬人工肌肉，并驅動仿生機器魚游動了40分鐘，為柔性驅動器在微機電系統(tǒng)、生物醫(yī)學等領域的應用提供全新思路，相關成果發(fā)表在國際頂級期刊《先進材料》上。
科技源于夢想，相信未來科技會帶給我們更多驚喜。
合肥報業(yè)全媒體記者 蔣瑜香/文 袁兵/攝
