29 3 月, 2024

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这种新的变形液体机器人可以逃出笼子

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这个小机器人可以融化,滑过安全栏杆逃离监狱,然后变身为硬核角色并完成任务。

金属微型机器人由液态金属颗粒制成,可以通过外部磁场进行定向和重塑,被广泛比作“终结者”系列电影中的 T-1000 角色,罗伯特·帕特里克饰演的半机械人刺客可以改变他的生命在踏上致命的横冲直撞之前绕过固体物体。

但与电影不同的是,这个机器人的发明者相信他们的发现可以通过进入难以到达的地方而被永远利用——特别是在临床和机械环境中。

该机器人是作为对微小金属颗粒的研究的一部分而展示的,这种金属颗粒被称为一种磁性相变物质,可以快速变形和移动,易于控制,并且可以承载其自身重量的许多倍。

这项研究背后的科学家周三在 该杂志该机器人是使用低熔点金属复合材料制成的。

“这种材料可以实现类似于终结者 2 的性能,包括在固态时可以快速移动和承载重物,在液态时可以变形,”参与其中的香港中文大学工程师潘成峰说。当被问及他的发现以及与《终结者》电影的比较时,他告诉《华盛顿邮报》,他撰写了这项研究。

“这种材料系统有可能用于柔性电子、医疗保健和机器人技术中的应用。”

通过用交变电流的磁场冲击机器人,科学家们将其温度提高到 95 F(35 C),并使其在 1 分 20 秒内从固态转变为液态。 一旦雕像变成液态金属,它就可以被引导穿过由更多磁铁封闭的笼子的狭窄缝隙——这是其可塑性的标志。

据从事这项研究的中国、香港和美国大学的科学家称,这是首次发现一种能够变形和承受重载的材料用于微生物——解决了困扰微型机器人的谜团. 以前难以在设计中实现灵活性和强度的制造商。

在液体状态下,机器人可以延长、分裂和融合。 在固态下,它们可以以超过每小时 3 英里的速度行驶,并且可以承载高达自身重量 30 倍的重物。 这种结合意味着由这种材料制成的机器人可以部署到难以到达的地方修理电子设备,例如在狭小空间内充当临时钉枪或电子焊机。

胃异物清除的磁活性过渡相(视频:Qingyuan Wang、Chengfeng Pan、Yuanxi Zhang、Zipeng Chen、Carmel Magidi、Lilon Jiang)

在另一项实验中,研究人员展示了如何将机器人部署在典型的人类胃内以移除不需要的异物。 科学家们引导宽度不到 0.4 英寸的刚性机器人穿过假器官,直到找到不明飞行物。 然后它被远程控制的磁场熔化,在物体周围以其新的液态金属状态拉伸,并且 – 一旦安全地拥抱 – 冷却回固体,使其能够将不明飞行物拉出腔室。

这种变形材料是新兴微型机器人领域一系列开发中的最新成果——科学家们竞相确定微型机器人在日常生活中的潜在医疗和机械应用。

最近的微型机器人创新包括小到足以发挥其能力的机器人 爬过人体动脉足够聪明 教游泳,还有一个能够在空中飞行的 板载小电源.

“我们在探索什么样的材料可以做到这一点方面还处于早期阶段,”并未参与该研究的苏黎世联邦理工学院机器人学教授布拉德尼尔森告诉华盛顿邮报。 他补充说,目前微型机器人最有趣的研究领域之一是临床应用——特别是向大脑输送药物或治疗血栓。

Nelson 说,虽然周三公布的金属微型机器人很有用,但它使用了对人体有毒的钕铁硼,这意味着只有将其完全从体内移除后,它才能在临床上安全地用于人体。

“真正关注这些设备的临床应用的人们,我们希望研究可以在体内分解、留在体内而不会对患者造成伤害的材料,”尼尔森说。

对于 Pan 来说,将他的创作与终结者的 T-1000 进行比较是可以理解的 – 但可以采取的范围有限。 “我们的机器人仍然需要一个外部加热器来熔化和一个外部磁场来控制运动和变形,”他说。 “终结者是完全独立的。”

尼尔森还争辩说,无意中创造出机器人杀手的风险无需担心。

“我看不出有任何可能将某种东西注射到某人体内,然后微生物就会在他们的大脑中游动并控制他们的思想,或者类似的疯狂事情。

Nelson 说:“这项技术不存在,而且我认为它不会实现,”他补充说,如果这项技术将在临床环境中进行测试,就会有适当的保护措施来防范此类风险.

Naomi Shannen 为本报告做出了贡献

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