水母

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TUhjnbcbe - 2021/7/6 1:47:00
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来自德国马克斯-普朗克研究所(MaxPlanckInstitute,MPI)的研究团队,近日造出了一种新型的无缆软体机器人,大小仅有几毫米,却具备运输和钻挖等多种功能。

该团队将机器人称为“水母机器人”(jellyfishbot),其设计灵感来自钵水母碟状幼体(scyphomedusaeephyra),研究表明,该机器人能够像真的水母一般,操控其周围的水流动,自身完成一系列操作。

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水母型机器人(来源:MetinSitti教授)

多样的运动能力让该软体机器人在医疗领域有广阔的应用前景,同时也有助于进一步研究水母的运动形态。此外,该团队将在这一机器人的基础之上,开发更小、可生物降解的软体机器人,以在医疗领域得到实际应用。

该成果于7月3日登上了NatureCommunication,论文通讯作者为来自MPI智能系统研究所MetinSitti教授,团队成员包括WenqiHu博士、博士生董晓光、任子宇等。

MetinSitti教授认为,该研究的突破性意义体现在这是第一个水母机器人能在类似的尺寸条件下,模仿水母完成游动和捕食等动作。

机器人设计示意图(来源:该研究论文)

软体游泳机器人在医疗和改善水体环境等方面有着广阔的应用前景。虽然目前已有能够游泳的微型机器人设计,但是随着机器人尺寸的缩小,让机器人具备诸如操控物体等高级功能仍是一项不小的挑战,主要原因在于机器人可以搭载的组件的尺寸有限。

MetinSitti所在团队想要解决的问题是在缩小机器人体积的同时,让其具备运动、捕捉和操纵微型物体的能力。这也是团队将水母作为机器人原型生物的原因。

图丨机器人携带小球翻过中间的障碍物(来源:该研究论文)

MetinSitti向Deeptech介绍,水母是最为常见、最节能且功能多样的软体游泳生物,就算在幼年时期,体积非常小、身体结构非常简单的时候,也能具备出色的行动能力,这给了团队很大的启发。

MetinSitti及同事参照这一模型,设计并制造了一种仅有几毫米大小的机器人,他们将一个磁性复合弹性体核(直径3毫米)与8个可弯曲的垂瓣连接在一起,施加振荡磁场后,这些垂瓣便会收缩再恢复,就像游泳的水母一样。

为了探究软体机器人与周围液体流动之间的关系,团队研究了机器人在多种不同的游泳模式下的表现。

例如,它们可以移动其柔软的身体,像真正的水母一样向上游动。

机器人向上游动(来源:MetinSitti教授)

在过往的水母状机器人的研究中,其他研究者的

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