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说起软体机器人,大家脑海里会不会有这样的画面?

但是最近第一个类似卷须的软机器人问世了,但是并不是我们所想的那样,它能够攀爬和卷曲。

(nanowerk news)iit-istituto italiano di tecnologia的研究人员获得了第一个模仿植物卷须的软机器人:它能够卷曲和攀爬,使用相同的物理原理来确定植物的水分运输。研究小组由barbara mazzolai领导,结果发表在nature communications(“基于可逆渗透驱动的基于可变刚度卷须的软机器人”)。

在未来,这种类似卷须的软机器人可以激发可穿戴设备的发展,例如软支撑,能够主动变形。

类似卷须的软机器人能够在西番莲植物茎周围卷曲。它能够使用确定植物水分运输的相同物理原理进行卷曲和攀爬。 (图片:istituto italiano di tecnologia)

barbara mazzolai于2015年被robohub列为25位最具影响力的机器人女性之一,并于2012年协调了欧盟资助的项目“plantoid”,该项目为全球首个植物机器人带来了成果。研究团队包括edoardo sinibaldi和indrek must。它是一个小型但又齐全的团队,基于互补的背景:must是拥有工程和技术博士学位的材料技术专家,sinibaldi是一位拥有应用数学博士学位的航空航天工程师,mazzolai是一位拥有微系统工程博士学位的生物学家。

研究人员从植物及其运动中汲取灵感。实际上,由于无法逃脱(与动物不同),植物将其运动与生长相关联,并且在这样做时,它们不断地使其形态适应外部环境。甚至暴露在空气中的植物器官也能够进行复杂的运动,例如,食肉植物中的叶子的闭合或攀缘植物中的卷须的生长,其能够缠绕在外部支撑物周围(并且如果支持不足以促进植物本身的生长。

研究人员研究了植物利用水在细胞,组织和器官内运输的自然机制,然后将它们复制到人工卷须中。水力学原理被称为“渗透”,并且基于胞质溶液(细胞内植物液)中存在小颗粒。

从一个简单的数学模型开始,研究人员首先了解了由上述液压原理驱动的软机器人应该有多大,以避免太慢的运动。然后,给机器人一个小卷须的形状,他们实现了像真实植物一样进行可逆运动的能力。

软机器人由柔性pet管制成,包含带有带电粒子(离子)的液体。通过使用1.3伏电池,这些颗粒被吸引并固定在卷须底部的柔性电极表面上;它们的运动引起液体的运动,从而使机器人之一运动。要回去,就可以将电线与电池断开并连接起来。

已经首次证明了利用渗透来激活可逆运动的可能性。此外,通过使用普通电池和柔性织物成功的事实表明,创造软机器人的可能性容易适应周围环境,因此具有与物体或生物的增强和安全交互的潜力。

可能的应用范围从可穿戴技术到用于探索的灵活机器人臂的开发。模仿植物在变化和非结构化环境中移动的能力的挑战才刚刚开始。

在此背景下,mazzolai和她的研究团队作为协调员参与了一个名为“growbot”的新项目,该项目由欧洲委员会根据fet主动计划资助,并设想开发一种能够管理其生长和适应周围环境,能够识别它所附着的表面,或它所锚定的支撑物。就像真正的攀缘植物一样。

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