美开发“化学机器人” 能缩身变形自动降解
时间:2017-12-07

  科学网 - 美国制定“化学机器人”来缩小变形自动降解

  化学机器人通过孔工作图

  美国科学家近日表示,他们最近与美国军方签署了一项开发魔法化学机器人的合同。该机器人由柔性材料制成,在需要的时候,通过狭窄的裂缝,门洞裂缝和建筑物挖空,然后恢复其原始形状并继续其使命。

  塔夫茨大学与国防部视觉研究规划局签署了一项330万美元的合同,为军方开发软件化学机器人。塔夫茨大学化学机器人研究小组汇集了来自生物学,生物工程,基因工程,纳米科学等领域的专家视觉研究与规划局化学机器人研究项目主任米切尔·扎金(Mitchell Zakin)表示,化学机器人是机器人的新概念,反映了化学材料和机器人等各种领域的最新技术成果。如果研究进展顺利的话,化学机器人将大大提高美军的技术优势和综合作战能力,上述特点是美军想要达到的目标,建筑物的狭缝,裂缝,缝隙都有其中之一进入敌方目标的可能途径,化学机器人的大小必须足够小溜槽自动通过狭槽来承载有效载荷。

  科学家们说,化学机器人可以挤入人类无法进入的各种小空间来代替人类完成作业。他们可以通过墙壁的裂缝挤入建筑物;他们可以在洞穴或墙壁空隙中搜寻并移除爆炸物;他们甚至可以爬绳索和树木。另外,化学机器人也可伸缩,封装成较小的化学机器人。进入工作空间后,化学机器人将自动释放,开始执行更复杂的探测任务。化学机器人的化学反应与自然界的一些软体动物有着相似之处。因此,塔夫茨大学的神经生物学家巴里·特里·摩尔对毛虫的神经系统进行了长期深入的研究,希望找到类似的化学机器人运动机制。目前,很多刚性机器人都有类似硬件的关节。然而,毛毛虫没有任何骨骼和关节,只需一个简单的大脑即可自由弯曲和卷曲,而不需要太多的神经系统。他们的肌肉对简单的大脑信号有足够的反应。这些毛虫是巴里的灵感来源。

  研究项目的第一阶段包括开发和搜索新材料和机器人结构的设计,使他们不仅能够自由地行动,而且能够在电磁场,声音和化学品等相应力量的影响下改变形状。美国国防部的国防高级技术研究服务机构表示,化学机器人应该成为柔性化学材料技术和机器人技术的结合。我们的目标是开发一种新型的软机器人。具体而言,化学机器人必须具有以下特点:体积不应超过网球的大小,并可以每分钟25厘米的速度继续行进5米。它可以减小90%的大小,通过1厘米的直径的差距,秒恢复原来的形状。此外,机器人还必须能够在重新获得形状后继续执行任务,并且具有感官感知来感知现有的障碍物和他们自己的形状。

  通过在生物学,生物工程,遗传工程和纳米科学等领域使用先进技术,Barry和R研究小组的同事将一些原型组合在一起,希望模仿毛虫的某些行为特征。塔夫茨大学生物医学专家David Kaplan是化学机器人开发项目的联合负责人之一。他对化学机器人的开发和应用充满信心。化学机器人使用多种生物高分子体系,将会在更为重要的领域得到广泛的应用,如医药,航空航天等领域。医生可以将化学机器人注射到患者身上而不是医生,以便在没有手术的情况下对患者进行手术。手术完成后,化学机器人本身也不需要返回分解消失。

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