荷兰原子与分子物理研究所团队制造的气流驱动软体机器人问世,该机器人无需人工智能芯片、电子元件或传感器,仅靠软管、空气和物理原理实现行走、跳跃和游泳,展现了创新性的技术突破和广泛的应用前景。以下为具体分析:
技术特点
去中心化控制:机器人无需中央处理器或控制逻辑,仅通过身体结构与环境交互实现自主运动。其运动原理与加油站或商超门前的充气管状“舞者”类似,依靠持续气流驱动管状腿摆动,多条腿连接时运动瞬间同步,形成有节奏的移动步态。
环境适应性:机器人能根据地形变化自行调整方向,从陆地移动到水中时,步态会自发地从跳跃模式转变为自由泳模式。这种转变通过身体与环境之间的紧密耦合实现,无需复杂控制系统。
高速运动能力:输入气流时,机器人每秒能移动相当于自身长度30倍的距离,速度比其他气动机器人快几个数量级。
创新原理
自振荡肢体设计:每个肢体由柔性软管构成,在恒定气流驱动下实现频率高达300赫兹的循环踏步运动。通过躯体-环境动力学作用,展现出包括避障、水陆步态切换、趋光性在内的自主行为。
物理同步机制:多个自振荡肢体通过物理相互作用自发形成同步步态。例如,四肢软体机器人在28升/分钟的气流驱动下,能以每秒1.1米的速度快速奔跑,呈现出类似瞪羚的跳跃式步态。
无线自主运行:研究人员通过重新设计软肢结构,用热封TPU薄膜制作出“充气袋”式软肢,大幅提高折点阻力,降低所需气流,仅需0.1升/分钟即可运行。最终打造的无线软体机器人总重不到77克,可稳定以每秒18厘米的速度前进,能效与小型哺乳动物相当。
应用前景
医疗领域:可开发安全的可吞咽微型机器人,无需微电子元件就能在体内自主抵达目标组织,释放药物。
可穿戴设备:可穿戴机器人外骨骼无需处理器就能与人体行走步态同步,增强力量且降低功耗。
极端环境作业:在太空等传统电子元件易失效的环境中,这类机器人能稳定作业,适用于火星探测、空间站维护等任务。