章鱼启发软体机器人——拥有彩色伪装能力 [视频]

章鱼可以从非常小的空间中溜走,这常常让水族馆的主人和动物园管理员感到懊恼。这些动物的肌肉发达、无骨的身体只有一个硬的部分——一个小喙。

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


章鱼可以从非常小的空间中溜走,这常常让水族馆的主人和动物园管理员感到懊恼。这些动物的肌肉发达、无骨的身体只有一个硬的部分——一个小喙。因此,它们灵活的身体可以钻进缝隙、沿着细管移动,甚至穿过渔民精细编织的渔网上的小孔。

相比之下,当今的大多数技术都令人尴尬地僵硬。最高科技的机器人拥有精细铰接的关节和令人印象深刻的协调运动

然而,世界各地的一些工程团队正在从章鱼身上汲取灵感,以制造出更好的机器人。去年夏天,我参观了意大利利沃诺圣安娜高等学院的生物机器人学家塞西莉亚·拉斯基的实验室。她一直在领导章鱼项目,该项目是科学家之间的合作,由欧盟和其他团体资助,旨在制造一种软体机器人章鱼。该团队已经演示了优雅弯曲的硅胶机器人章鱼手臂(令我略感恐惧的是,我感觉到它凉爽地缠绕在我的手指上)。当我参观海边实验室时,他们已经把注意力转向制造一个全身、八臂的机器人,它可以爬行、喷射,甚至使用硅胶吸盘作为传感器(所有这些都还在进行中)。


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现在,哈佛大学的一项研究成果创造了一种章鱼启发的软体机器人,它也可以伪装。该团队砍掉了章鱼一半的肢体,从而制造出一种软体、四足机器人,他们在2011年发表在《美国国家科学院院刊》上。这个硅胶野兽通过压缩空气移动。为了增加伪装能力,研究人员现在在硅胶片之间的层中集成了超小的微通道。通过这些通道,机器人可以显示彩色、荧光或温度可控的液体,从而可以在红外光谱中检测到它。因此,研究人员表示,这种灵活的机器人可以更容易地被搜救队和灾难幸存者发现,他们在8月16日在《科学》杂志上在线描述了这种颜色变化的进展

“当我们开始研究软机器人时,我们受到了软体生物的启发,包括章鱼和鱿鱼,”哈佛大学博士后研究员、新论文的合著者斯蒂芬·莫林说。“这些动物最吸引人的特征之一是它们控制自己外表的能力,这启发我们进一步探索并探索动态着色,”莫林说。

新机器人需要大约 30 秒才能改变色调,而章鱼只需要十分之一秒左右。但是我们迟钝的人类必须从某个地方开始。

“即使使用简单的系统——在这种情况下,我们有简单、开放式的微通道——您也可以在伪装物体或显示物体所在位置的能力方面取得很大成就,”莫林说。

我为我即将出版的章鱼书采访的其他小组正在研究通过更小的技术来模仿章鱼的背景模仿能力的新方法。休斯顿莱斯大学的一个小组专注于开发可以感知颜色和光线并同时改变以匹配环境的纳米材料

这种新的章鱼启发机器人非常酷,但我仍然期待着一种八臂、全外套的机器,它可以像真正的章鱼一样爬行和喷射哦,当然,还有瞬间纳米材料的颜色变化。屏住呼吸

阅读更多关于这个机器人功能的信息并在这里观看视频

插图由伊万·菲利普森提供

Katherine Harmon Courage is an independent science journalist and contributing editor for 大众科学. She is author of Octopus! The Most Mysterious Creature in the Sea (Current, 2013) and Cultured: How Ancient Foods Feed Our Microbiome (Avery, 2019).

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