科幻变现实,液体金属变形机器人来了!

AI时代
2023-01-28

许多人可能看过1991年的科幻片《终结者2:审判日》,杀人的液态金属机器人令人恐怖。他可以随意变形,通过任何障碍物。


然而现在,科学家把科幻的液体金属机器人变成了现实。科学家们已经创造了一个微小的机器人系统,它可以从固态转变为液态,然后再转变回来,在他们的工作中,将一些经典的科幻故事带入现实。


研究人员表示,它的灵感并不是来自好莱坞,而是来自一种可以在柔软和僵硬的身体状态之间转换的普通海参。


牛财金从中山大学获悉,来自香港中文大学、广州中山大学、浙江大学的研究团队以海参为灵感,设计出流质小型机器人。利用磁性,研究人员可以控制机器人的形状与移动,在液态和固态之间切换。他们研发了一种镓金属与磁性物质混合的材料,实现了在液态和金属状态之间切换的变形机器人,并且在实验中,重现了电影中的桥段。


参与研究的香港中文大学的工程师潘成峰说:“小型机器人有许多潜在用途,它们可以绕过人类无法抵达,那种太小或複杂的地方,进行维修工作,或是针对性的药物提供。比如在胃部裡修补溃疡。”


为了设计这种超软质机器人,研究人员需要一种无毒材料,可以在环境温度下,轻鬆地在软质状态和刚性状态之间切换,他们选择了镓金属,镓金属以熔点超低而闻名,在摄氏29.76度就会熔化,也就是说,拿在手中即可将其熔化。


研究人员将磁性流质掺入的镓金属里面,使它能被磁力所控制。磁性粒子有两个作用,一个是使材料对交变磁场具有反应,可以通过感应加热的方式,造成材料的形态变化;同时磁性粒子也赋予机器人移动与可塑性。


在证实软质机器人可以从固体转变到液体,并且再从液体逆返固体之后,研究人员进行了一系列测试。这些机器人可以跳过小护城河,爬过障碍物,甚至可以玩起分身,然后重新再组合。


他们甚至玩了一个有趣的实验,他们制造了一个形状像乐高积木的小机器人,被关在一个小牢房里,然后小机器人融化分解,渗出铁栏外以后,逃出小牢房,在外面重新形成机器人,跟《魔鬼终结者2》的液体机器人很相似。




视频:液体金属机器人逃离牢笼。            (视频来自:sciencedirect)


接下来,该团队研究了实际应用。

他们建了一个人类胃部模型,让机器人吞噬并取出其中的一个小物体。在其他演示中,机器人被用于焊接电路等。

团队希望它未来具有医疗作用。


不过,这部分还需要改进,由于体温高于纯镓的熔点,因此它被吞入以后,要如何还原成固态,这就需要改进。团队表示,为生物医学目的设计的机器人,可以採用镓基合金基体,在保持功能的同时,提高熔点以确保性能。


该研究成果近日发表在《Matter》杂志上。

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