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液態金屬自行修復技術的的機器人解決方案及開發研究

牽手一起夢 ? 來源:EEWORLD ? 作者:EEWORLD ? 2020-01-23 17:44 ? 次閱讀

果真有液態金屬嗎?現實中的終結者終于可以造出來了。

液態金屬自行修復技術的的機器人解決方案及開發研究

機器人越有活力,它們就越有可能崩潰。更確切地說,所有的機器人都有可能走向崩潰的結局(這是它們的定義特征之一),更有動力的機器人也會摔得更狠。當它們在實驗室里的時候,這不是什么大問題,但是對于長期的實際應用來說,如果我們可以依靠機器人來修復它們自己不是很好嗎?

不過,與其給機器人一把螺絲刀,指望它能更換自己的部件,還不如給機器人一個更柔和的解決方案,對于許多常見的磨損來說可讓它們能像動物一樣自愈。你需要的只是靜坐一會兒,身體就會神奇地自行修復。在使用自修復聚合物之前,我們已經看到了一些這樣的例子,但是對于動態機器人來說,金屬的強度至關重要。

在之前舉行的2019年IEEE/RSJ智能機器人與系統國際會議(IROS)上,來自東京大學JSK實驗室的機器人專家展示了一個機器人腿原型,其肌腱“保險絲”由一種可以修復骨折的金屬制成。它通過自動熔化自身并轉化成一個單一的部分來實現這一點。這項工作仍在進行中,它基本上只是T-1000終結者的一小部分。看來電影就要變為現實了。

液態金屬自行修復技術的的機器人解決方案及開發研究

在一項測試中,研究人員給一條機械腿安裝了自修復螺栓,然后把它扔到地上。按照設計,螺栓斷了,避免了對機器人其他部分的損壞。這時,內部加熱元件被激活,螺栓的兩部分液化,然后重新熔化在一起,半小時內治愈了機械腿。這條腿不能完全站立起來,但這正是研究人員希望通過未來的原型實現的。

這是一個真人大小的機械腿,它的跟腱由一根電纜組成,動力從腳繞著腳踝傳遞到小腿骨頭。電纜被一個模塊一分為二,該模塊包含由金屬合金制成,在低于系統中任何其他點的應力下會折斷,這意味著它就像一個機械保險絲——是第一個斷裂的不見,犧牲自己來保護機器人的其他關節。

液態金屬自行修復技術的的機器人解決方案及開發研究

自愈模塊(左上角)由磁鐵和彈簧連接的兩部分組成。每一半都有一個研究人員用低熔點合金(U-47)填充的墨盒。當碳粉盒加熱時,合金會熔化,把兩半熔合在一起。

這種合金的熔點很低(只有50℃),它周圍的模塊由磁鐵和彈簧連接的兩部分組成。如果螺栓斷了,磁鐵和彈簧也會分開,但隨后會重新合在一起,重新連接螺栓的兩半。這時,內部的加熱器開始工作,螺栓的兩半液化,然后再次融化在一起,大約半小時內愈合肌腱。

這個技術還并不是很成熟,事實證明,被動熔化將自愈合螺栓的強度降低到斷裂前的30%。但經過一些額外的實驗,研究人員發現,在熔化和修復過程中的輕微振動可使愈合強度達到原來強度的90%以上,而且可能還有更多的優化可以做。

研究人員認為,這是一個實際應用的系統,可以應用在真正的機器人上,他們的計劃是把它改進到一個動態的有腿機器人上的現實特征。不久的進來,終結者說不定真的會出現在人們生活中。

責任編輯:gt

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