科学家发现"液态金属":液态“终结者”机器人将诞生
2016-08-08 10:20:33   来源:中国新闻网
内容摘要
澳大利亚墨尔本市RMIT大学的研究人员利用无毒金属镓合金提炼出神奇的滴液,为T-1000式液态“终结者”的诞生铺平道路。这种导电材料可自我组装,能被用于制造3D显示器和其他复杂的机器元件。

据英国《独立报》报道,研究人员已经成功创造出一种能够实现自我转变的液体合金材料。研究人员称,这项技术有可能被用于创造更像活体组织的电子设备,甚至创造出类似于T-1000型终结者一样的可怕机器人。

在电影中,T-1000型终结者看起来是完全无法毁坏的,它能够快速修复任何损伤。它也能够变化成任何自己想要的形状,或者从门下流过,或者穿过监狱的铁栅栏。当然目前的研究距离这种复杂的设计还有一定的距离。

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墨尔本皇家理工学院的一个工程师团队实现了这一创新,他们在将一滴液体材料滴入到水中时,发现他们制造出了一种原始的机器。负责这项研究的Kourosh Kalantar-zadeh教授称:“我们调整了水的成分构成,并且观察效果。简单改变水的化学成分,液体材料的液滴就发生了移动和变形,无需任何外部的力、电子或者光学刺激。”

他声称:“借助这一发现,我们能够创造出自我移动的物体,而且能够借助周围液体的构成实现自我变形。最终依据一发现的基本原理,我们有可能根据需求打造出一种3D液体金属机器人,有点像T-1000终结者机器人。”

然而,他也承认打造一种液体机器人的设计水平事实上比目前我们所掌握的要更加复杂。液体形式的金属不仅能够改变成任何形状,而且保留了高传导性的金属核心和稀薄的半导体外层,这对于制作电子电路来说是必需的。


※科学家研发出世界首个自主运动的可变形液态金属机器

看过美国科幻电影《终结者》的观众,一定对影片中的液态金属机器人印象深刻:它可以根据环境随意变形,受到攻击后还能像液体一样重新恢复原貌。中科院理化技术研究所和清华大学医学院联合研究小组的一项最新成果,也许在不久的将来能让这种机器人在现实中出现。

该研究小组在世界上首次发现了一种独特的现象和机制,即液态金属可在“吞食”少量物质后,以可变形机器形态长时间高速运动,实现了无需外部电力的自主运动。这为研制液态金属机器人等奠定了理论和技术基础。研究成果发表在期刊《先进材料》上。

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研究人员在实验中发现,置于电解液中的镓基液态合金可通过“摄入”铝作为“食物”或燃料提供能量,实现高速、高效的长时运转,一小片铝即可驱动直径约5毫米的液态金属球实现长达1个多小时的持续运动,速度高达5厘米/秒。这种柔性机器既可在自由空间运动,又能于各种结构槽道中蜿蜒前行;令人惊讶的是,它还可随沿程槽道的宽窄自行作出变形调整,遇到拐弯时则有所停顿,好似“略作思索”后继续行进。

由于这种液态金属机器能“吃食物(燃料)”,自主运动,可变形,科学家们将其称为“液态金属软体动物”。据介绍,它的动力机制来自两方面:一是液态合金、金属燃料等形成的内生电场,引起液态金属表面张力不平衡,从而对易于变形的液态金属产生强大推力;二是上述电化学反应过程中产生的氢气进一步为液态金属运动提供了推力。

目前,实验室根据上述原理已能制成不同大小的液态金属机器,尺度从数十微米到数厘米,且可在不同电解液环境如碱性、酸性乃至中性溶液中运动。

专家表示,做出能在不同形态之间自由转换的可变形柔性机器,以执行常规技术难以完成的特殊任务,是科学界与工程界长久以来的梦想。自驱动液态金属机器的问世为未来发展高级的柔性智能机器人技术开辟了全新途径,将显著加快柔性智能机器的研制进程。


※软体机器人能被“喷墨打印”造出

美国普渡大学的科研人员日前利用喷墨打印技术制造出液体合金设备,这一新工艺可用于大规模生产柔性可伸展导体,直至软体机器人。

据报道,发表在《先进材料》杂志上的此项研究论文称,美国普渡大学的新工艺专注于驾驭喷墨打印技术以制造液体合金设备,能打印用于一切弹性材料和纤维上的柔性可伸展导体,这也被称作“机械烧结镓铟纳米颗粒”方法。

论文作者、普渡大学机械工程系助理教授瑞贝卡·卡莫尔说:“我们想创造一种可伸缩的电子设备,能与挤进狭小空间的机器人或不受运动所限的可穿戴技术相兼容。而液体金属制成的导体可伸展、能变形,但不会断裂。”相应的弹性技术将催生全新的机器人——它被人们穿戴后能与计算机进行互动,或者用于治疗目的。然而,软体机器人在商业上可行之前,新的工业制造技术必须有所发展才行。

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科研人员描述新工艺时说,可打印油墨首先在非金属溶剂中将液体金属分解成散装颗粒,然后他们用超声波将其打碎成纳米微粒,正是这种纳米微粒填充的墨水可与喷墨印刷技术兼容。

卡莫尔解释说:“液体金属的自然状态是不可以用来喷墨打印的,我们做的就是创造足够微小的液体金属纳米粒子,让它们能够穿过打印机喷嘴。首先将经过声波处理的液体金属放入乙醇溶剂中,在溶剂中形成纳米粒子并均匀分布;然后可以在任何衬底上进行打印;乙醇蒸发后,就能获得液态金属纳米粒子打印的‘作品’了。”打印之后,纳米粒子必须通过能将材料导电性重建的光压进行融合,这个步骤非常重要,因为液体金属纳米粒子此前被涂有防止导电的氧化镓“皮肤”,因为脆弱,所以一经施压便立刻消失,纳米粒子又重新融合在一起。

新工艺还能让某一部分材料按照特殊设计体现得更加灵活。卡莫尔说:“我们通过在特定区域施压,能够有选择性地激活一部分。”这意味着它在空白胶片制造业具有巨大潜在应用价值。

科研人员表示,未来的研究方向将是探讨油墨如何与正在打印的表面之间相互作用,以更有利于生产特定类型的设备。此外,研究人员还将模拟个别粒子被施加压力时的破裂状况,为制造新型传感器提供有用信息。 


※机器将统治人类?盘点全球最牛的九大机器人

今天,机器人已经不是什么神秘的话题,它出现在各种科幻电影中,各种游戏动漫中,甚至已经进入了我们的生活,那么现实中有哪些碉炸天的机器人呢?未来他们是否会统治人类呢?马上跟着极智君一起来看看吧!

Top 9:Pepper机器人

Pepper是一款人形机器人,由日本软银集团和法国Aldebaran Robotics研发,它可以综合考虑周围环境,并积极主动地作出反应。机器人配备了语音识别技术、呈现优美姿态的关节技术。它的情感引擎可以将一系列面部表情、语音语调和特地字眼量化处理,通过量化评分最终做出对人类积极或者消极情绪的判断,并用表情、动作、语音与人类交流、反馈,甚至能够跳舞、开玩笑。它的主要功能便是融入人类社会,与人类交谈。基于上述功能,Pepper在企业级市场可被用作导购导游、简单教育等场景;在消费级市场则可被家庭用户买回家玩儿。

Top 8:NAO

Nao是在学术领域世界范围内运用最广泛的类人机器人。同样是由Aldebaran Robotics公司研发,他们将Nao的技术开放给所有的高等教育项目,并于2010年成立基金会,支持在机器人及其应用领域的教学项目。NAO机器人拥有着讨人喜欢的外形。并具备一定程度的人工智能和情感智商。同时具备惊人的学习能力。它可以通过学习身体语言和表情来推断出人的情感变化,并且随着时间的推移“认识”更多的人,并能够分辨这些人不同的行为及面孔,甚至自身可以表达出某种“人类情感”。

Top 7:Kuratas

这款机器人名为“Kuratas”(クラタス),是由机器人爱好者团体“水道桥重工”制作的身长4米的巨型机器人。它重4吨,最高时速为6.5英里。它的全身有多达30个驱动关节,内附驾驶舱,搭配独家研发的机器人作业系统V-Sido,KURATAS就成为一款可由真人实际乘坐、驾驶、操作的机器人。它同时还配有机关枪、火箭发射器、盾牌等配件。其中机关枪能够一分钟内射击6000发子弹,而启动机枪仅需要操控者一个微笑。Kuratas机器人可通过单人驾驶舱内操控者进行控制,也可以由一部智能手机操控。

Top 6:iCub

iCub是一款以四岁儿童为原型的机器人,开发时间已达十年。它能够受目标驱动,还可以用挑眉、微笑等面部表情表达六种情绪。iCub最初由意大利理工学院研制,逐渐具备了爬行、走路、随音乐跳舞、抓取物品、说话及表达情绪等能力。而最新一代iCub的拟人化程度更是前所未有,它已经具有了自我意识,能够玩游戏、表现六种情绪并对触摸和语音指令做出回应。

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Top 5:hrp-4c

HRP-4C女性机器人由日本AIST机构研发,它身高1米58,体重43千克。HRP-4C全身共有30个马达来控制肢体移动。而行走对于机器人来说并不是简单的事情,这其中涉及平衡关系和反应能力。此外它还能做出喜、怒、哀、乐、惊讶等表情。同时它头部的计算机可识别人类的话语,根据语音识别结果做出动作。目前设计人员将HRP-4C的功能定位在娱乐服务型机器人,将来她可以成为模特;或者在游乐园提供服务;甚至能成为人类的运动教练。

Top 4:roboy机器人

苏黎世的AI实验室制作了一款名为“Roboy”的机器人。这款机器人的奇特之处在于使用了“软体机器人”技术,该技术使得机器人的身体不再是坚硬的,而是像人体一般的柔软,并且非常接近人体的触感。它的电动机组合能牵引有弹性的线缆进行活动,而不是在关节处安装发动机,所以整个系统能像肌肉和肌腱组织一样运行。实验室宣称这将让它几乎能像人类那样优雅地完成各种动作。该机器人高1.2米,并且按照儿童的体型比例来设计,整体看起来非常小巧。

Top 3:WildCat

WildCat是波士顿动力推出的四足机器人。它能在户外各种地面上奔走,速度可达16Mph。并且它是在有独立能源供应下运作的,其身上的液压系统是由一个两冲程循环的卡丁车引擎推动,并配备一个小油缸以限制其重量,油量大概足够让它跑动五分钟。当然,这只是波士顿动力研发的较早期的一款,最近研发的四足机器人要比它更小,更灵活。

Top 2:Atlas机器人

Atlas同样是由波士顿动力研发,不过这是一款人形机器人,它不仅能在坎坷不平的地形上行走自如,还能完成开门、拾物、蹲下等拟人的动作。而且被挑衅时还可以自我调整、被推倒还可以自己爬起来。如今Atlas还有其改良版本,不仅有以上功能,还可以识别要搬运的货物并放到相应的位置。除此之外还有许许多多精细的动作可以独立完成。

Top 1:ASIMO

ASIMO是由日本本田技研工业株式会社研制,它是全球最早实现双足行走能力的机器人。它身高1米3,体重48公斤,行走速度最大可达9km/h。它可以实时预测下一个动作并提前改变重心,因此可以行走自如,进行诸如“8”字形行走、下台阶、弯腰等各项“复杂”动作。此外,ASIMO还可以握手、挥手,甚至可以随着音乐翩翩起舞。ASIMO还可以对向其走来的人群的行动路线进行预估判断,可以大约判断出接下来几秒钟行人可能行进的路线、轨迹,通过自身的系统计算并规划出一条自己的替代路线,可避免与人类发生碰撞。目前它仍是世界上较为先进的仿人行走机器人。

不管将来,人类会不会被机器人取代,在见识了这么多牛X的机器人之后,小编对未来依然满怀期待。相信机器人的到来将会使我们的生活产生翻天覆地的变化。

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