而这些机械人完整由水凝胶制成。
水凝胶是一种牢固的而近乎通明的橡胶状资料,重要由水构成。每一个机械人都是一个中空的、准确设计的水凝胶构造的组合,同时它衔接到橡胶管。当研讨人员将水注入水凝胶机械人时,这个构造就会敏捷收缩,使机械人可以或许卷曲或拉伸。
该团队开辟并设计了好几钟水凝胶机械人,包含一个可以往返摆动的鱼鳍状机械人,一个可以作出“踢”的举措的机械人,和一个柔嫩的、可以停止“捏紧”和“抓紧”举措的手形机械人 。
像爪子一样的机械人可以抓活鱼
因为这些机械人都是由水驱动、而且简直完整由水组成,是以它们具有与水相似的视觉和声学特征。研讨人员以为,假如将这些机械人用于水下情况,它们简直就像通明的一样。
这支开辟团队由两位亚洲学者——麻省理工学院机械工程与情况工程副传授赵选贺和韩国研讨生玉云吴(音译)引导,今朝该团队正在试图将水凝胶机械人运用于医疗范畴。
依据MIT News报道,赵选贺传授说:
“水凝胶柔嫩、潮湿、与生物兼容,可与人体器官构成更友爱的接触界面。我们正在积极地与医疗集团协作,将该体系转化为软手术器械,如‘水凝胶手’。在停止内科手术时,它将能够对组织和器官停止更平和的操作。”
柔性机械人
在曩昔五年中,这支研讨部队一向在开辟水凝胶,测验考试将高份子资料和水混杂起来,并应用他们创造的技巧制作坚韧但高度可拉伸的资料。
他们还开辟了一种技巧,将这些水凝胶粘合到各类资料的外面,如玻璃、金属、陶瓷和橡胶,使得水凝胶具有极强的抗剥离的粘合性。
该团队熟悉到,这类耐用、灵巧、强力粘合的水凝胶能够是用于软体机械人的幻想资料。
固然之前很多研讨团队也设计过橡胶、硅胶资料的软体机械人。然则赵传授指出,这些资料其实不像水凝胶那样具有生物相容性。
水凝胶重要由水构成,他们在生物医学情况中应用天然更平安。虽然其别人试图用水凝胶制作软体机械人,然则他们的设计计划制作出来的倒是易脆的、绝对不灵巧的资料,这些资料在反复应用后就会决裂。
比拟之下,赵传授的团队发明本身的研讨计划和结果可以很好地实用于软体机械人。玉云吴以为:
“我们最后没有想到软机械人项目,但我们认识到,或许我们的专业常识和技巧可以将这些‘果冻’酿成壮大的履行器和机械人构造。”
为了将其水凝胶资料运用于软机械人,研讨人员起首考核了植物世界。他们重要不雅察了小头虱和玻璃鳗鱼,后者是渺小、通明、水凝胶状的鳗鱼幼体,在陆地中孵化,终究迁徙到天然的河道栖息地。
“这是一段异常漫长的观光,进程中没有可以停止掩护的手腕。它们仿佛试图经由过程酿成通明的情势来停止有用的假装。我们愿望到达如许相似的通明度、力度和速度。”
柔性机械人的形体很丰硕,这个就很英俊,并且简直是完整通明的
为了做到这一点,玉云吴和赵选贺应用3D打印和激光切割技巧,将水凝胶打印成机械人构造和其他中空单位,然后将这些单位与衔接到内部泵的小型橡胶管接合。
在应用多种水凝胶机械人设计的试验中,研讨团队发明,这些构造被轮回应用最多1000次也不会决裂。他们还发明,当把这些机械人放在水下,以黑色图案为配景时,它们简直完整是弗成见的(上图)。
在项目演示中,该团队制作了一个手状的机械人抓爪,并将水抽入、抽出, 使手可以翻开和封闭。研讨人员将这个抓手放入金鱼缸中。当鱼群游过,抓手可以疾速地跟上鱼群。
“机械人简直是通明的,很好看到。当你释放鱼的时刻,你会很高兴地发明,机械人很软,所以不会损害鱼。想象一下,一个坚固的机械手能够会捏碎一条鱼。”
接上去,研讨人员筹划进一步肯定水凝胶机械人的详细运用,然后依据特定用处,量身打造制造计划。例如,医疗运用能够不须要完整通明的构造,而其他运用能够须要机械人的某些部门比其他部门更坚固。
“我们想找到一个实际的运用计划,从而依据此计划优化资料,以发明出一个真正有影响力的器械。”