軟體機器人控制技術

　　機器人在大部分人眼里一直都是像擎天柱一樣的鋼筋鐵骨，不過事實并不總是這個樣子的。最近，來自美國普渡大學的研究人員就發(fā)明了一種由輕質惰性泡沫材料制成的軟體機器人，為了讓它像機器手臂一樣可以自由彎曲，研究人員還在在泡沫材料的表面覆蓋了一層特殊的“衣服”，而這層聚合物纖維在受熱的情況下可以自由改變形狀和堅硬度，作用就如同附著在骨骼上的肌肉一般。

　　該項目的負責人稱，這種能夠變形收縮的機械纖維將被廣泛用于機器人領域，而他們也有計劃以此為基礎研制新型飛行機器人。另外，由于成本低重量輕，機械纖維機器人十分適合用于太空探索，要知道每多將一克物質送上太空，整個發(fā)射成本都會顯著增加，而美國航空航天局也已經開始著手研究這類軟體機器人。不僅如此，對于醫(yī)療領域來說機械纖維也是一種極好的材料，比如可以制成骨折病人的外固定支架，在提高固定效果的基礎上又減輕了患者的負擔。

　　液態(tài)金屬控制技術

　　據英國《每日郵報》9月23日報道，美國北卡羅來納州一個科研團隊日前研發(fā)出一種可進行自我修復的變形液態(tài)金屬，距離打造“終結者”變形機器人的目標更進一步。

　　科學家們使用鎵和銦合金合成液態(tài)金屬，形成一種固溶合金，在室溫下就可以成為液態(tài)，表面張力為每米500毫牛頓。這意味著，在不受外力情況下，當這種合金被放在平坦桌面上時會保持一個幾乎完美的圓球不變。當通過少量電流刺激后，球體表面張力會降低，金屬會在桌面上伸展。這一過程是可逆的：如果電荷從負轉正，液態(tài)金屬就會重新成為球狀。更改電壓大小還可以調整金屬表面張力和金屬塊粘度，從而令其變?yōu)椴煌Y構。

　　北卡羅來納州立大學副教授邁克爾·迪基（MichaelDickey ）說：“只需要不到一伏特的電壓就可改變金屬表面張力，這種改變是相當了不起的。我們可以利用這種技術控制液態(tài)金屬的活動，從而改變天線形狀、連接或斷開電路等?！?

　　此外，這項研究還可以用于幫助修復人類切斷的神經，以避免長期殘疾。研究人員宣稱，該突破有助于建造更好的電路、自我修復式結構，甚至有一天可用來制造《終結者》中的T-1000機器人。

　　機器人生物行走技術

　　新一代微型生物機器人能收縮肌肉。美國伊利諾斯大學厄本那香檳分校工程師展示了一類行走“生物機器人”（bio-bots ），由肌肉細胞推動、電脈沖控制，研究人員能對其發(fā)號施令。相關論文在線發(fā)表于最近的美國《國家科學院學報》上。

　　“不管你想制造任何種類的生物機器人，由細胞驅動的生物刺激都是一項基本要求?！必撠熯@項研究的伊利諾斯大學厄本那香檳分校生物工程主管拉什德·巴什爾說，“我們正在把工程原理與生物學整合在一起，設計開發(fā)生物機器人和用于環(huán)境、醫(yī)療方面的系統(tǒng)。生物學非常強大，如果我們能學習利用其優(yōu)勢，將帶來許多好東西。”

　　巴什爾小組用3D打印技術造出一種柔韌的水凝膠和活細胞組成的生物機器人。以前，他們也曾用跳動的小鼠心臟細胞造出一種能自己“行走”的生物機器人，但心臟細胞不停地收縮，讓他們無法控制機器人的運動。因此要用心臟細胞來設計生物機器人是很困難的，它不能隨意開關、加快或減慢速度。

　　新設計的生物機器人受自然的肌腱骨骼啟發(fā)。據物理學家組織網近日報道，他們用3D打印水凝膠制成主骨，既能支持生物結構，又能像關節(jié)一樣彎曲。再把一條肌肉錨在主骨上，就像肌腱把肌肉附著在骨骼上。生物機器人的速度由電脈沖頻率來控制，頻率越高，肌肉收縮越快，生物機器人也就走得越快。

　　“骨骼肌細胞很有吸引力，你可以用外部信號來調整它的步調。”巴什爾說，“比如設計一種設備，讓它能在感覺到某種化學物質或接到某個信號時開始工作，可以使用骨骼肌。我們把它作為設計工具之一，工程師在設計時，還有不同的方案。”

　　“這完全是自然的，我們的研究基于仿生設計原則，如肌肉骨骼系統(tǒng)的自組織?！闭撐牡谝蛔髡摺⒀芯可辶铡ご耐乜凭S奇說，“本成果代表了生物機器開發(fā)與控制方面的重要一步，能夠刺激、訓練或培養(yǎng)它們來工作。這種系統(tǒng)最終可能發(fā)展成一代生物器，用于藥物遞送、手術機器人、"智能"移植、移動環(huán)境分析器等。”

　　下一步，研究人員將加強對生物器運動的控制，像集成神經元那樣，用光或化學物質控制生物器向不同方向運動。“我們的目標是把這些設備用作"自主傳感器"?！卑褪矤栒f，“比如，讓它能感覺到某種化學物質，朝它運動并釋放中和劑。刺激控制生物器是向此目標邁進的一大步。