科学家取得了突破:制造出了可在液态和金属状态之间切换,以通过不同环境的机器人。

因为它们既柔软又坚硬,因此有可能在电子设备甚至医学等领域提供更大的实用性 。

研究人员教导机器人躲避障碍物、将物体拆除或传到人类的胃模型里,甚至把自己液化以穿过栅栏,然后重聚成人形。对,本质上就是终结者2里的那种……不过在视觉呈现上略有落差。

中国香港中文大学的工程师潘钦芬(音)说:“使机器人能够在液体和固态之间切换能够赋予他们更多的功能。”

小型机器人有许多潜在用途,对于一些太小或太狭窄的环境,人类无法借助典型工具来管理,如特殊的维修环境或靶向药物输送。但是,硬材料并不适合狭窄的空间或逼仄角度,而柔软、更灵活的机器人又太弱且难以控制。

为了找到平衡点,由潘和同事,中山大学的一组研究人员转向了大自然的灵感来源。海参等可以改变组织的刚度以提高负荷能力并限制自身损害,而章鱼可以改变其手臂的刚性,以进行伪装,物体操纵和运动。

为了设计类似的机器人,研究人员需要一种无毒的材料,可以在环境温度下轻松在柔软和刚性状态之间切换。他们转向了镓,这是一种柔软的金属,其熔点为29.76摄氏度,在标准压力下仅比人体平均温度高几度。您只需握在手中就可以融化它。

研究人员嵌入一个有磁性颗粒的矩阵列,创造了所谓的“磁性固液相过渡机”。

“这里的磁性颗粒承担两个角色。”卡内基·梅隆大学的机械工程师卡梅尔·马吉迪(Carmel Majidi)说,他是该团队论文的高级作者之一。“其中一是它们使材料响应于交替的磁场,因此我们可以通过诱导加热并导致相变。但是磁性颗粒还可以赋予机器人活动能力和响应环境的移动能力。”

他们有一个小的类人版本——形状像一个乐高小人——液化穿过栅栏,并在另一侧重建人形,向电影《终结者2》(The Movie Terminator 2)致敬。

液化通过栅栏!中国团队制造出了致敬终结者2的液态金属机器人
Timelapse showing the robot's daring jail escape. (Wang et al., Matter, 2023)

接下来,团队研究了实际应用。 他们创建了胃模型,并把机器人送入以清除其中内含的异物,如吞咽的电池。

对于实际应用程序,相变机器需要进行调整。 例如,由于人体高于纯凝胶的熔点,因此设计用于生物医学目的的机器人可以具有镀耐层的合金基质,该机器人可以在维持功能的同时提高熔点。

研究人员说,这有待进一步开放。

Majidi说:“未来的工作应进一步探讨。我们所展示的是概念证明,未来需要更多深入的研究。”

他们的论文发表在《物质》上。

https://www.sciencealert.com/scientists-create-shapeshifting-humanoid-robot-that-can-liquefy-and-reform

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