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Squishy计算机现在可以启用第一台完全软的机器人
2019年03月27日    阅读量:682    新闻来源:中国机械网 okmao.com  |  投稿

哈佛大学的研究人员设计了第一台完全依赖软逻辑的橡胶计算机。在其中一个实验中,这台不寻常的计算机用于编程一个软机器人,该机器人根据其感测到的压力潜入并在透明水箱内浮出水面。整个设置不包含硬件或电子部件中国机械网okmao.com


在过去的十年中,研究人员对软机器人产生了很大的兴趣,其中涉及设计类似于鱿鱼,毛虫,海星,人手等生物系统的机器。与它们的“硬”对应物不同,软机器人大多由弹性和柔性材料制成,这使得它们可以模塑到环境中。这种机器可以拉伸,扭曲,碾压和挤压,改变形状或尺寸,包裹物体,并通过刚性机器人标准执行不可能完成的任务。到目前为止,即使是软机器人也有一些他们无法摆脱的刚性部件,例如电子产品 - 但现在已经不行了。


“我们正在模仿电子计算机的思维过程,只使用软材料和气动信号,用压缩空气代替电子设备,” PNAS发表论文的第一作者Daniel J. Preston说  。


电子计算机最基本的部件是逻辑门。该电路接收输入信息,通过一些编程运行它,然后输出反应,无论是打印文档还是在Y轴上移动机械臂。我们的生物电路并没有那么不同。例如,当医生用软锤敲击膝盖下方的肌腱时,神经系统会通过猛拉腿部来作出反应。


为了制造没有任何电子元件的逻辑门,Preston及其同事使用硅胶管和加压空气。计算机执行的所有复杂操作只能使用三个逻辑门执行:NOT,AND和OR。通过编程软阀对不同气压的反应,研究人员能够复制所有这三个逻辑门。例如,NOT门只是这样工作:如果输入阀有高压,输出将是低压。对于研究人员在水箱中进行实验的鱼类机器人,NOT逻辑门使用环境压力传感器。当传感器在顶部记录低压时,机器人潜水,然后在感应到高压时浮出水面。该命令也可以通过外部软按钮进行控制,如下面的视频所示。


软机器人具有各自的优势,使其特别适合各种应用。现代装配线装有硬机器人,可执行各种极其精确和快速的操作。然而,如果一个人碰巧妨碍了,那么严重的伤害将成为一个巨大的风险。对于软机器人来说,这不是问题,因为它们只能发挥很大的作用力。


使软机器人具有吸引力的一些特性是经济实惠,易于制造,重量轻,耐物理损坏和腐蚀性物质,以及耐用性。软机器人还具有能够在电子设备挣扎的情况下操作的益处,例如在高水平辐射的情况下或在外部空间中。这些特性使得软机器人特别适合人道主义和救援行动,例如在洪水,飓风或核电站熔毁之后。普雷斯顿说:“如果它被汽车碾过,它就会继续运转,这是我们对硬机器人没有的东西。”


软机器人提供了另一种有趣的可能性 因为没有电子设备,所以可以用与水的折射率相匹配的材料制造完全柔软的机器人。当完全淹没时,机器人看起来是透明的。普雷斯顿说,他希望制造一种肉眼看不见的自主软机器人,甚至可能是声纳。


在信息超载,人工智能和各种复杂计算的海洋中,看到实际上依赖于简单性的新概念令人耳目一新。


“那里有很多能力,”普雷斯顿说,“但是退一步思考是否有一种更简单的方法可以做出相同的结果,特别是如果它不仅更简单,那就更好了。还便宜。“


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