科学家创造出世界上最小、最轻、最快的全功能微型水黾机器人

科学家创造出世界上最小、最轻、最快的全功能微型水黾机器人华盛顿州立大学的研究人员开发出了体积最小、速度最快的微型机器人，有望改变从人工授粉到外科手术的各个领域。这些机器人利用形状记忆合金进行运动，比以前的型号明显更轻、更快，通过模仿自然界昆虫的行为，有望实现更高的自主性和效率。图片来源：西悉尼大学图片社速度和微型化方面的突破机械与材料工程学院的博士生、这项研究的第一作者康纳-特里格斯塔德（ConorTrygstad）说："与这种规模的其他微型机器人相比，这是非常快的速度，尽管它仍然落后于它们的生物亲戚。一只蚂蚁通常重达五毫克，移动速度可达每秒近一米。"微型机器人的关键在于使机器人移动的微型致动器。特里格斯塔德利用一种新的制造技术，将致动器微型化到不足一毫克，这是目前已知最小的致动器。一个西悉尼大学创造的机器人被放在一个25美分硬币旁边，以显示其大小。资料来源：西悉尼大学领导该项目的西悉尼大学机械与材料工程学院工程学副教授NéstorO.Pérez-Arancibia说："这些致动器是迄今为止为微型机器人开发的最小、最快的致动器。"先进的致动器技术致动器使用一种称为形状记忆合金的材料，这种材料在加热时能够改变形状。之所以称之为"形状记忆"，是因为它能记住并恢复到原来的形状。与移动机器人的典型电机不同，这些合金没有任何活动部件或旋转组件。Trygstad说："它们的机械性能非常好，轻型致动器的开发开辟了微型机器人技术的新领域。"形状记忆合金一般不用于大规模机器人运动，因为它们的速度太慢。但在西悉尼大学的机器人中，执行器是由两根直径为1/1000英寸的微小形状记忆合金线制成的。只需少量电流，这些金属丝就能轻松加热和冷却，使机器人能够以每秒40次的速度扇动鳍或移动脚。在初步测试中，致动器还能举起超过自身重量150倍的物体。与其他用于使机器人移动的技术相比，SMA技术也只需要极少量的电力或热量就能使机器人移动。未来方向与改进Trygstad说："SMA系统对供电系统的要求要低得多。"他是一名狂热的钓鱼爱好者，长期以来一直在观察水黾，并希望进一步研究它们的动作。虽然西悉尼大学的水黾机器人是用扁平的拍打动作来移动自己，但自然界的昆虫会用腿做更有效率的划船动作，这也是真正的昆虫能移动得更快的原因之一。研究人员希望模仿另一种昆虫，开发出一种既能在水面上也能在水面下移动的水黾型机器人。他们还在努力利用微型电池或催化燃烧技术，使机器人完全自主，不受电源束缚。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1419851.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1419851.htm

受蝗虫启发的微型机器人有望成为跳远冠军

受蝗虫启发的微型机器人有望成为跳远冠军跳高机器人采用了一种受叩头虫启发而设计的装置，其中一个微型线圈致动器拉动一个梁状机构。随着致动器被逐渐拧紧，它导致机械装置逐渐弯曲并储存弹性能量。一旦机构达到某个临界点，所有能量就会突然释放并放大，将机器人向上抛出。新型跳远机器人也采用了类似的系统，不过其灵感来自另一种昆虫-蝗虫的后腿。该装置的核心是一个三维打印的弹性四杆连杆，它通过一个盘绕的致动器（后者由热处理尼龙鱼线制成）的扭转获得预载。一旦释放出储存的弹性能量，机器人就会在垂直和水平方向上跳跃，其水平距离远远超过受"叩头虫"启发的前辈们。托菲克及其同事制造并测试了108个这样的机器人，其中最小的仅重0.216克，却能跳跃60倍于其身体长度的距离。希望有一天，这些机器人的后代能够使用电池供电，配备传感器，应用于农作物监测或机械内部检查等领域。"据我所知，这是第一次有人展示昆虫级机器人的长距离跳跃能力，"托菲克说。"这意义重大，因为它赋予了机器人有计划的机动性，现在它可以从A地跳到B地，穿越比它自身大小还要崎岖的地形。"您可以在下面的视频中看到其中一个机器人的行动。有关这项研究的论文最近发表在《智能材料与结构》（SmartMaterialsandStructures）杂志上。相关文章:微型机器人模仿叩头虫可轻易跳过障碍物...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1396953.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1396953.htm

可食用电池、传感器和致动器让可食用机器人变为可能

可食用电池、传感器和致动器让可食用机器人变为可能EPFL智能系统实验室（LIS）主任达里奥-弗洛雷诺（DarioFloreano）说："将机器人和食物结合在一起是一项引人入胜的挑战。"他是最近发表的一篇观点文章的主要作者，这篇文章探讨了我们离可食用机器人的现实还有多远。"我们仍在摸索哪些可食用材料的工作原理与非可食用材料类似"。乍一看，食物和机器人似乎是科学领域的对立面。但是，根据文章作者的观点，可食用机器人并不仅仅是你花高价在高档餐厅的盘子上看到的新奇事物。它们在人类健康和营养、野生动物保护和动物福利以及环境等领域有着广泛的潜在应用。可食用机器人潜力巨大，2021年，弗洛雷亚诺与荷兰瓦赫宁根大学的雷姆科-布姆（RemkoBoom）、英国布里斯托尔大学的乔纳森-罗西特（JonathanRossiter）和意大利理工学院的马里奥-凯罗尼（MarioCaironi）共同发起了机器人食品项目，并获得了欧盟为期四年、总计350万欧元（375万美元）的资金支持。非食用（灰色）和食用（彩色）材料在弹性和密度方面的比较根据RoboFood网站的介绍，该项目的"总体目标"是"为开发真正的可食用机器人和机器人食品奠定科学和技术基础"。为此，让我们来看看可食用机器人的发展时间表，就像大多数与科技相关的事物一样，可食用机器人的发展也是日新月异。2017年，EPFL的科学家们用两个完全可食用的致动器制造出了一个能够搬运苹果的机械手。这些致动器本身由明胶-甘油材料制成，具有类似硅树脂弹性体的机械特性。2022年，EPFL和瓦赫宁根的科学家设计出一种固定翼无人机，机翼由膨化年糕和明胶粘合而成。当然，只有无人机的机翼是可食用的，但它的飞行速度为每秒33英尺（10米），可携带自身质量50%的可食用载荷。2023年，印度理工学院的研究人员用核黄素（维生素B2）做阳极，用槲皮素（一种存在于红洋葱、辣椒和羽衣甘蓝中的促进健康的天然色素）做阴极，制造出了一种可食用的充电电池。活性炭提高了导电性，而紫菜--通常包裹在寿司卷上的那种东西--则用来防止短路。电池用蜂蜡包装，工作电压为0.65伏，仍然是摄入时的安全电压；两个电池串联起来，可以为一个LED供电约10分钟。2024年，来自布里斯顿大学、印度理工学院和洛桑联邦理工学院的科学家们创造了首个基于电子传导的可食用应变传感器。关键在于一种新型导电墨水，它是活性炭、哈瑞博小熊软糖和水乙醇混合物的组合。当油墨喷洒在可食用的基底上时，两者都可以被吃掉。可食用部件、可食用机器人和机器人食物的例子。对于机器人食物，括号内标明的是输入刺激物RoboFood团队成员、该视角论文的共同作者之一BokeonKwak说："关于致动器、传感器和电池等单一可食用部件的研究很多。但最大的技术挑战是将使用电力来运作的部件（如电池和传感器）与使用液体和压力来移动的部件（如致动器）组合在一起。"研究人员在论文中阐述了目前实现可食用机器人所面临的挑战。现有的可食用致动器和电池在功率、耐久性和可靠性方面仍然低于非可食用的同类产品，或者它们需要使用非可食用的部件。另一个挑战是，虽然许多可食用部件是由我们通常食用的东西制成的，但还需要进一步研究它们与消化系统的相互作用。此外，还有微型化问题，要使机器人足够小，成为一个可吞咽的整体。最后，可食用机器人最终必须达到某种目的。那么，研究人员预计它们能达到什么目的呢？他们在论文中给出的例子包括：分析消化道并精确输送药物、通过食道清除食物堵塞物、为人类和动物提供营养、保护野生动物和驯养动物的健康--包括注射疫苗、环境监测，当然还有提供新奇的烹饪体验。由于可食用机器人也是可生物降解的，因此比其他替代品更环保。洛桑联邦理工学院（EPFL）和印度理工学院（IIT）的科学家们用气动明胶腿和可食用的倾斜传感器制造出了这种部分可食用的滚动机器人EPFL一个重要的问题需要答案：人们对吃机器人会有什么反应？2024年的一项研究给出了一些答案。研究人员给参与者提供了由糖和明胶制成的机器人--一个会动，一个不会动--并测量了他们的感知和味觉体验。他们发现，移动的机器人被视为"生物"，而静止的机器人则是"食物"。不过，移动的机器人味道更鲜美。移动的机器人经常被描述为"甜的"，参与者还提到了"苹果"等特定的味道，而不动的机器人则被描述为其组成成分，这表明参与者认为移动和不动的机器人是由不同的材料制成的。此外，在咀嚼移动机器人时，参与者描述的质感与机器人不动时明显不同。研究人员提出的一种可能的解释是，当机器人移动时，参与者认为机器人具有生命力；它更"有活力"。这篇论文的作者还没有推测我们何时能在盘子里看到可食用的机器人。虽然上述技术障碍仍需克服，但鉴于技术发展的突飞猛进，我们可能无需等待太久。文章发表在《自然-材料评论》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1435042.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1435042.htm

科学家制成迄今最轻快全功能机器人：以昆虫为模型，轻至 8 毫克

据物理学家组织网报道，美国华盛顿州立大学科学家以昆虫为模型，开发出一个迷你虫子和一个迷你水黾机器人，是迄今为止已知的最小、最轻、最快的全功能微型机器人。据介绍，它们的体重分别为8毫克和55毫克，且都能以每秒6毫米的速度移动，未来有望用于人工授粉、搜救、环境监测、微型制造或机器人辅助手术等领域。研究团队指出，这两款微型机器人的“秘密武器”是能使其移动的微型致动器。借助新的制造技术，他们将致动器小型化到重量不足1毫克，是迄今已知为微型机器人开发的最小、移动速度最快的致动器。这种致动器使用的材料是形状记忆合金，这种材料在加热时会改变形状。与移动机器人一般使用的电机不同，这些合金不包含任何移动部件或旋转部件。形状记忆合金通常不用于大型机器人运动，因为它们太慢了。致动器由两条直径为1/1000英寸的微小形状记忆合金线制成，只要有少量的电流，电线就可以很容易地加热和冷却，使机器人能够以每秒40次的速度拍打鳍或移动脚。在初步测试中，该致动器还能够举起150倍于其自身重量的重物。via匿名标签:#机器人频道:@GodlyNews1投稿:@GodlyNewsBot

研究人员开发出可从陆地到海洋之间无缝转换工作的软体机器人

研究人员开发出可从陆地到海洋之间无缝转换工作的软体机器人"我们受到大自然的启发，开发出一种能够执行不同任务并适应环境的机器人，而无需增加致动器或复杂性，"计算机科学学院人机交互研究所变形物质实验室的博士后DineshK.Patel说。"我们的双稳态致动器简单、稳定、耐用，为未来的动态、可重新配置的软体机器人工作奠定了基础。双稳态致动器是由含有形状记忆合金弹簧的3D打印软橡胶制成的，它对电流的反应是收缩，这导致致动器弯曲。该团队利用这种双稳态运动来改变推杆或机器人的形状。一旦机器人改变了形状，它就会保持稳定，直到另一个电荷将它变回以前的配置。CMU工程学院机械工程系教授卡梅尔-马吉迪（CarmelMajidi）说："与动物如何从行走到游泳到爬行到跳跃相匹配，是生物启发和软体机器人技术的一个巨大挑战。"例如，该团队创造的一个机器人有四个弯曲的致动器，连接到一个由两个双稳态致动器组成的手机大小的身体的四角。在陆地上，弧形致动器充当腿，使机器人能够行走。在水中，双稳态致动器改变了机器人的形状，使弧形致动器处于一个理想的位置，充当螺旋桨，使它能够游泳。"需要有腿来在陆地上行走，需要有螺旋桨来在水中游泳。"密歇根大学机器人学助理教授、Majidi的前博士生XiaonanHuang说："用为每种环境设计的独立系统来建造机器人会增加复杂性和重量。"我们为两种环境使用同一个系统，以创造一个高效的机器人。"该团队创造了另外两个机器人：一个可以爬行和跳跃，一个受毛虫和球鼠妇（西瓜虫）的启发，可以转换爬行和滚动的姿态。这些执行装置只需要一百毫秒的电荷就能改变它们的形状，而且它们很耐用。该团队让一个人骑着自行车在其中一个执行器上骑了几次，并将他们的机器人形状改变了数百次，以证明其耐用性。在未来，这些机器人可用于救援情况或与海洋动物或珊瑚互动。在执行器中使用热激活弹簧可以开辟环境监测、触觉以及可重构电子和通信方面的应用。HCII的Cooper-Siegel助理教授兼MorphingMatter实验室负责人LiningYao说："有许多有趣和令人兴奋的场景，像这样的节能和多功能机器人可能是有用的。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1354195.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1354195.htm

微型机器人模仿叩头虫 可轻易跳过障碍物

微型机器人模仿叩头虫可轻易跳过障碍物伊利诺伊大学和普林斯顿大学的科学家们现在已经在一系列小型机器人中复制（并简化）了这种机制。这些设备包括一个微型的盘状致动器，它拉动一个梁形机构，使其逐渐弯曲并储存弹性能量。一旦该机构达到某个阈值，所有这些能量就会突然释放并放大，将机器人向上射出。科学家建造了四种类型的机器人，其中两种显示出特别的前景，因为它们可以在没有任何外部帮助的情况下启动其跳跃机制。在一个案例中，一个重1.6克、长度为2厘米（0.8英寸）的机器人能够跳到0.9米（3英尺）的高度。该团队表示，该设计将继续发展，与自然系统在进化过程中的发展方式相同。受叩头虫启发的机器人可能会在诸如喷气式发动机等大型机器的检查中找到用武之地，它们可以在内部移动，同时传递不同部件的照片。而且可能性还不止于此。首席科学家，伊利诺伊大学的SamehTawfick教授说："我们还想象昆虫规模的机器人在现代农业中发挥作用。科学家和农民目前使用无人机和漫游车来监测农作物，但有时研究人员需要一个传感器来触摸植物或捕捉一个非常小规模特征的照片。昆虫规模的机器人可以做到这一点。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1340973.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1340973.htm