【滾動吧!】無需電腦編碼 「薯粉」機械人可在複雜環境自行活動

這條並非普通的薯粉,而是美國北卡羅萊納州立大學和賓州大學團隊已經開發出來的軟機械人!它能

夠在迷宮等複雜環境中自行找出路,而無需人類或電腦軟件的輸入。

團隊在刊於《美國國家科學院院刊 (PNAS) 》的論文中指出,這些軟機械人展示了稱為「物理智能」的概念,代表結構設計和智能物料能使這些「薯粉」能在各種情況下活動,與計算智能 (computational intelligence) 相反。

半透明的紐紋「薯粉」軟機械人由液晶彈性體製成,當被帶放在溫度至少為 55°C 的表面上時,該表面比周圍空氣更熱,軟機械人接觸表面的部分會收縮,而暴露在空氣中的一邊則不會收縮,這就會令「螺絲粉」滾動起來,而表面溫度越高,滾動的速度就越快。

團隊指出,過去也有用類似原理製造的光滑表面機械人,其缺點是當遇到障礙物時,只能在原地旋轉。相反,團隊製作的「薯粉」機械人能夠在無任何人為或電腦干預的情況下越過這些障礙。

「薯粉」機械人能遇過障礙物的原理有二。第一,當「薯粉」的一端遇到障礙物時,會稍微旋轉以繞過障礙物。第二,如果機械人中央部分遇到障礙物就會「彈開」,快速釋放儲存的變形能量,從而令「薯粉」輕微跳躍並在著陸前重新定向。「薯粉」可能需要多次「彈開」,才能找到允許越過障礙物的方向,但最終都能找到清晰的前進路徑。

團隊表示,在某種層面上機械人有點像家用的自動吸塵機,但更重要是「薯粉」機械人只需在環境中吸收能量(熱力),無需任何電腦編碼即可運作。

團隊曾進行多項實驗,證明「薯粉」機械人能夠在各種迷宮般的環境中運行,而且「薯粉」機械人可以在沙漠環境中運作良好,能在鬆散沙坡上下遊走,未來或可在惡劣極端環境下幫助人類進行探測工作。

來源:

Techxplore, Twisted soft robots navigate mazes without human or computer guidance

https://techxplore.com/news/2022-05-soft-robots-mazes-human-guidance.html

圖: Yao Zhao, NC State University

報告:

Zhao, Y., Chi, Y.D., Hong, Y.Y. & Yin, J. (2022). Twisting for soft intelligent autonomous robot in unstructured environments. PNAS 119(22)e2200265119. doi: 10.1073/pnas.2200265119

https://www.pnas.org/doi/abs/10.1073/pnas.2200265119

文/AC

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