橡胶数字逻辑技术创建软机器人

哈佛大学的研究人员建造了一个没有刚性部件的软机器人，因为他们发明了一个操作机器人的橡胶数字逻辑门。科学家已经发明了软机器人作为具有刚性部件的机器人的更安全和更敏捷的对应物。然而，即使是由软材料制成的机器人通常也包括一些硬电子部件以操作机器人并控制其功能。到目前为止，这要归功于哈佛大学的研究人员，他们发明了一种软橡胶计算机，可以充当不使用电力的机器人设备的数字逻辑。

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来自哈佛大学生物启发工程学院Wyss研究所的一个团队 - 处于机器人研究的最前沿 - 使用橡胶和空气开发了计算机，Daniel Preston说道，他是一名博士后研究员，在Wyss教授George Whitesides的指导下工作，同时也是哈佛大学的教授。化学与化学生物学系。

普雷斯顿解释说：“我们只使用软材料和气动信号模拟电子计算机的思维过程，用压缩空气代替电子设备。”

计算机使用数字逻辑门 - 电子电路接收消息(输入)并根据其编程确定反应(输出)以做出决定。为了创建他们的橡胶数字逻辑门，研究人员考虑了人类生物学如何工作，特别是神经系统的文字“下意识”反应。

他说，普雷斯顿的软计算机使用硅胶管和加压空气来模仿这个系统。他实现了复杂操作所需的最小类型的逻辑门 - 即“不”，“和”，以及“或” - 通过对软阀进行编程以对不同的空气压力作出反应。

例如，如果“非”逻辑门输入是高压，则输出是低压。普雷斯顿说，使用这三个逻辑门，“你可以复制任何电子计算机上发现的任何行为。”

展示软机器人

在过去的十年左右，软机器人已经走过了漫长的道路，Wyss和其他研究人员展示了各种由有机硅材料制成的软夹持机器人，这些机器人已经在装配线上使用。如果机器人由软材料制成，它们可用于更精细的工业任务 - 例如移动水果和蔬菜或玻璃瓶，如果掉落可能会破裂。

它们在工业环境中也更安全，例如汽车工厂，如果他或她阻碍了大型机器人机器可能会严重伤害甚至杀死某人。最近，中国湖南的一家工厂发生了一起故事，其中一个机器人发生故障，并刺激了一名有10个金属钉的工人。

但是，如果一个柔软的机器人碰到一个人，普雷斯顿说，“你不必担心受伤或灾难性的失败”，因为他们没有刚性部件，只能施加这么大的力量。

然而，到目前为止，大多数软机器人依靠某种类型的硬件来实现其功能，例如打开和关闭空气通道以操作橡胶夹持器和臂的金属阀，以及提供这些阀门命令的计算机。研究人员表示，由哈佛大学开发的机器人与此不同。

本发明也不使用电子设备，而是用空气气动系统代替它们。目前存在的软机器人在没有电子设备的情况下运行，但通常它们为此目的使用微流体电路。然而，这些类型的逻辑电路具有一些限制，因为它们通常使用诸如玻璃或硬塑料之类的硬质材料，并且设计成使得它们减慢机器人的运动。

相比之下，普雷斯顿团队设计的机器人可以更快地移动，而不需要任何刚性部件。此外，没有电子设备的软机器人可以冒险到使用电子设备的机器人会遇到困难的地方。这包括具有高辐射的位置 - 例如发生核故障的地方 - 在太空中，或在MRI机器内。研究人员在PNAS期刊上发表了一篇关于他们工作的论文。

普雷斯顿说，该团队的机器人还具有另一个独特的特征，即它可以根据其用途和用于制造它的柔软材料制成看不见的东西。例如，如果他选择在水中伪装的材料，机器人在浸没时会显得透明。

在未来，普雷斯顿和他的同事希望创造肉眼看不见的自动机器人，甚至可以逃避声纳检测。“这只是选择正确材料的问题，”他说。