软体机器人控制技术

　　机器人在大部分人眼里一直都是像擎天柱一样的钢筋铁骨，不过事实并不总是这个样子的。最近，来自美国普渡大学的研究人员就发明了一种由轻质惰性泡沫材料制成的软体机器人，为了让它像机器手臂一样可以自由弯曲，研究人员还在在泡沫材料的表面覆盖了一层特殊的“衣服”，而这层聚合物纤维在受热的情况下可以自由改变形状和坚硬度，作用就如同附着在骨骼上的肌肉一般。

　　该项目的负责人称，这种能够变形收缩的机械纤维将被广泛用于机器人领域，而他们也有计划以此为基础研制新型飞行机器人。另外，由于成本低重量轻，机械纤维机器人十分适合用于太空探索，要知道每多将一克物质送上太空，整个发射成本都会显著增加，而美国航空航天局也已经开始着手研究这类软体机器人。不仅如此，对于医疗领域来说机械纤维也是一种极好的材料，比如可以制成骨折病人的外固定支架，在提高固定效果的基础上又减轻了患者的负担。

　　液态金属控制技术

　　据英国《每日邮报》9月23日报道，美国北卡罗来纳州一个科研团队日前研发出一种可进行自我修复的变形液态金属，距离打造“终结者”变形机器人的目标更进一步。

　　科学家们使用镓和铟合金合成液态金属，形成一种固溶合金，在室温下就可以成为液态，表面张力为每米500毫牛顿。这意味着，在不受外力情况下，当这种合金被放在平坦桌面上时会保持一个几乎完美的圆球不变。当通过少量电流刺激后，球体表面张力会降低，金属会在桌面上伸展。这一过程是可逆的：如果电荷从负转正，液态金属就会重新成为球状。更改电压大小还可以调整金属表面张力和金属块粘度，从而令其变为不同结构。

　　北卡罗来纳州立大学副教授迈克尔·迪基（MichaelDickey ）说：“只需要不到一伏特的电压就可改变金属表面张力，这种改变是相当了不起的。我们可以利用这种技术控制液态金属的活动，从而改变天线形状、连接或断开电路等。”

　　此外，这项研究还可以用于帮助修复人类切断的神经，以避免长期残疾。研究人员宣称，该突破有助于建造更好的电路、自我修复式结构，甚至有一天可用来制造《终结者》中的T-1000机器人。

　　机器人生物行走技术

　　新一代微型生物机器人能收缩肌肉。美国伊利诺斯大学厄本那香槟分校工程师展示了一类行走“生物机器人”（bio-bots ），由肌肉细胞推动、电脉冲控制，研究人员能对其发号施令。相关论文在线发表于最近的美国《国家科学院学报》上。

　　“不管你想制造任何种类的生物机器人，由细胞驱动的生物刺激都是一项基本要求。”负责这项研究的伊利诺斯大学厄本那香槟分校生物工程主管拉什德·巴什尔说，“我们正在把工程原理与生物学整合在一起，设计开发生物机器人和用于环境、医疗方面的系统。生物学非常强大，如果我们能学习利用其优势，将带来许多好东西。”

　　巴什尔小组用3D打印技术造出一种柔韧的水凝胶和活细胞组成的生物机器人。以前，他们也曾用跳动的小鼠心脏细胞造出一种能自己“行走”的生物机器人，但心脏细胞不停地收缩，让他们无法控制机器人的运动。因此要用心脏细胞来设计生物机器人是很困难的，它不能随意开关、加快或减慢速度。

　　新设计的生物机器人受自然的肌腱骨骼启发。据物理学家组织网近日报道，他们用3D打印水凝胶制成主骨，既能支持生物结构，又能像关节一样弯曲。再把一条肌肉锚在主骨上，就像肌腱把肌肉附着在骨骼上。生物机器人的速度由电脉冲频率来控制，频率越高，肌肉收缩越快，生物机器人也就走得越快。

　　“骨骼肌细胞很有吸引力，你可以用外部信号来调整它的步调。”巴什尔说，“比如设计一种设备，让它能在感觉到某种化学物质或接到某个信号时开始工作，可以使用骨骼肌。我们把它作为设计工具之一，工程师在设计时，还有不同的方案。”

　　“这完全是自然的，我们的研究基于仿生设计原则，如肌肉骨骼系统的自组织。”论文第一作者、研究生卡洛琳·茨威特科维奇说，“本成果代表了生物机器开发与控制方面的重要一步，能够刺激、训练或培养它们来工作。这种系统最终可能发展成一代生物器，用于药物递送、手术机器人、"智能"移植、移动环境分析器等。”

　　下一步，研究人员将加强对生物器运动的控制，像集成神经元那样，用光或化学物质控制生物器向不同方向运动。“我们的目标是把这些设备用作"自主传感器"。”巴什尔说，“比如，让它能感觉到某种化学物质，朝它运动并释放中和剂。刺激控制生物器是向此目标迈进的一大步。