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看下面这个有一点像小鱼，又有一点像小船的机器人，把它轻轻地放入水中，它就能够自主地游动、划行。 它是加州理工学院和苏黎世联邦理工学院的工程师刚开发出的能够在不使用任何电机、伺服系统或电源的情况下自行推进的机器人！ 这个机器人的运动靠的是什么？ 说它模糊了材料和机器人之间的界限， 有人可能想到了， 或许它的材料特殊？ 没错！ 这个机器人之所以能靠“自己的力量”行动，就是因为构造这种机器人的材料会随着温度变化而产生变形！材料自身就可以使得机器人工作。从而使得机器人首次实现自动划水！这项研究的相关论文发表在上周二的PNAS《美国国家科学院院刊》上，题为Harnessing bistabilityfor directional propulsion of soft, untethered robots。 如果你把这个机器人看成一只小鱼，那么可以理解为鱼身中有一个通过变形来提供动力的聚合物“肌肉”，包裹在两片低密度的漂浮装置和一层外壳之中。“肌肉”由柔韧的高分子聚合物构成，它们会在受冷时卷曲，受热时舒展。 把这条小鱼从可供人类呼吸的冰凉的空气中放入温暖的水里，它的肌肉就会伸展开，然后通过旁边一个连接着“鱼鳍”的小部件，来控制自身鱼鳍的活动，从而实现在水中的游动~ 两鳍是最简单的形态。在这个基础上，科学家们还设计出了三鳍、四鳍的版本，在最新的设计版本中，研究人员将聚合物元素和开关连接起来，从而使四桨机器人向前推进，放下一个小的有效载荷，然后向后划桨。 通过对“肌肉“进行一些改动，这条小鱼掌握了更多的技能，比如拐弯~ 拐弯其实需要各个鱼鳍做出不同的活动，也就是需要它们连接到各不相同的“肌肉”。研究人员发现，不同粗细的“肌肉”受热到伸展所需的时间不同，“肌肉”越粗，伸展得越慢。把不同粗细的聚合物条组合到一起，就可以控制机器鱼的运动方式！ 下图是这条小鱼的美颜照片~ 如果你觉得它更像一条小船，可以理解为这种聚合物用于激活小船中的开关，它相应地粘贴于船桨，船桨使机器人像小船一样向前划动~下图是这种新型推进系统依赖于的柔性聚合物条带。 开关由双稳态元素制成，这是一种具有两种不同的稳定几何形状的成分。它由弹性材料条带构成。当受到聚合物推动时，会从一个位置迅速切换到另一个位置。 除了划行，它还能空投~在未来，研究人员还将增加更多的功能与响应性，例如采用对于pH 值或盐分等其他环境因素作出响应的聚合物。未来版本的机器人还将容纳化学滴漏物，或者在更小区域递送和释放药物。 论文共同第一作者、加州理工学院博士后访问学者 Osama R. Bilal 表示：“通过让简单的运动结合到一起，我们能将程序嵌入到材料中，展开一系列复杂动作。” 据悉，这项研究是基于加州理工学院航空航天教授Daraio和Dennis Kochmann的前期工作。他们使用双稳态元件链来传输信号并建立类似计算机的逻辑门。 目前，当双稳态元素切换并释放能量时，必须经过手动重置使其再次工作。接下来，研究团队计划拓展和重新设计双稳态元素的方法，当温度再次变化时，使得机器人可以自动重置。这样一来，只要水温保持变化，它们就有望实现无限期地游动！ 下面的视频，完整地展示这个机器人的运动~ ☟ |
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