還記得電影《終結(jié)者》里的機器人嗎?其中的液態(tài)金屬機器人T1000極耐破壞,損傷后能很快恢復,而且可以千變?nèi)f化。
現(xiàn)在,中國香港中文大學和哈爾濱工業(yè)大學的科學家創(chuàng)造了一種奇妙的磁性粘液機器人,神似T1000機器人材料。這種機器人能自我修復、環(huán)繞并包裹較小物體,也能自由變形,在狹窄的空間自由穿梭。
中國香港中文大學和哈爾濱工業(yè)大學合作創(chuàng)造的磁性粘液機器人
在醫(yī)療方面,這類磁性微型軟體機器人比傳統(tǒng)機器人有更多優(yōu)勢。它可以不受空間限制,為微創(chuàng)手術(shù)、顯微操作和靶向藥物輸送等方面提供理想的解決方案。
所以,為了提高醫(yī)療水平或用在其他領(lǐng)域,科學家一直試圖研發(fā)出磁性微型軟體機器人。之前研究成果的最大局限是,要么機器人的變形程度有限,在高度受限的環(huán)境中無法工作;要么軟體機器人的流動性過強,適應能力卻不足,導致工作狀態(tài)并不穩(wěn)定?,F(xiàn)在,科學家的這項研究成果有很大突破,磁性粘液機器人既有類似彈性體機器人的適應性,又有類似流體機器人的重構(gòu)、變形能力。
在實驗中,磁性粘液機器人伸縮自如,是因為釹磁鐵可以被外力操控,柔軟可變形的“身體”則主要是因為有聚乙烯醇和硼砂這兩種成分。
科學家介紹,這種粘液機器人需要人工操作引導,而且操作過程并不復雜,只要改變自己控制磁體的形狀、磁力的方向,就能讓機器人按照想要的方式移動、變形。中國香港中文大學的張立是此項研究的通訊作者,他說:“這種粘液具有‘粘彈性’,意味著它的行為有時像固體,有時又像液體?!?/p>
磁性粘液機器人由聚乙烯醇(一種聚合物)、硼砂和釹磁鐵顆粒混合物制成
最不可思議的是,得益于它特殊的材質(zhì)和靈活的變形能力,這種機器人即使被剪斷,也能很快自我修復,在人為引導下還能長出“三頭六臂”。實驗中,研究者設置的寬6.28毫米、高3毫米的曲折路徑,或者是直徑為1.5毫米的狹窄通道,機器人并沒有絲毫為難,在“瘦身”變形之后均能順利通過挑戰(zhàn)。
它還能變成“C”型結(jié)構(gòu),如同掃地機器人一樣,把散落的小球等收集起來,或者變成“O”型結(jié)構(gòu),直接把東西包裹后帶走。最厲害的是,它能像人一樣伸出手抓住物體;作為一種良好的導電體,在接通電極實驗中,磁性粘液機器人可用于互連電極。
除了實驗展示,磁性粘液機器人還能用在其他領(lǐng)域,包括抓取物體、吞噬和運輸有害物質(zhì)、人體運動監(jiān)測以及電路切換和修復等。通過這項研究,科學家提出了新型軟體機器人的設計方案,并增強了未來軟體機器人在生物醫(yī)學、電子和其他領(lǐng)域的應用。
科學家表示,磁性粘液機器人目前還存在一些問題,有待進一步研究和解決。機器人材料包含的硼砂有毒,雖然在其表面涂有二氧化硅材料,進入人體后能起到防護作用,但這種方法還需進一步開展動物試驗。如果解決了這一問題,將會有更廣泛的用途。另外,機器人現(xiàn)在的顏色也很單一,未來可能會有豐富的色彩種類。