美国康奈尔大学群体智能化实验室的电气和计算机工程助理教授克里斯丁·彼得森却说,“我们实验室的目标是尝试制造非常简约的机器人,当它们大量部署的时候,仍然可以做成大事情。简约的机器人很便宜,我们可以制造很多个。它们还不容易发生故障和磨损,能自主运行很长一段时间。”
彼得森说,“为此,我们总在寻找创新的想法,以便事半功倍。爆米花就是其中之一。”她和机械工程博士生斯蒂芬·塞隆最近撰写了论文《爆米花驱动的机器人执行器》,研究其独特品质如何为廉价机器人设备提供能量,并改变机器人的刚性。
他们是第一个想用爆米花驱动机器人的。这个材料便宜、容易买到、可生物降解,当然(加点黄油和盐)也能食用。由于玉米粒受热时急剧膨胀,向外施力,并移动位置,有潜力为微型跳跃机器人提供动力。用在可食用设备能用于医疗领域。爆裂前坚硬、爆裂后体轻,两相混合,能替代软机器人体内的流体,这样就不需要气泵(或压缩机)了。
“气泵和压缩机往往给机器人增加很多重量和费用,”论文主要作者塞隆说,“在我们的演示中,你只需要通电,让玉米粒爆开,机器人不需要笨重和昂贵的部件。当然,由于玉米一旦爆开就不会收缩,爆米花驱动的机制通常只能使用一次。”
在试验中,团队采用了Amish品牌的小粒爆米花,因为它不用添加剂,而小种玉米的膨胀率也高。他们研究了爆米花的特质,配合不同的加热方式构建了3种简单的执行器——就是机器人用于执行某种功能的部件。
第一种是柔性梁,用硅材料卷成(看上去有点像煎饼果子),嵌入36粒玉米,连上镍铬合金丝,就组成了一种充盈式致动器。通电一加热,玉米粒爆开,柔性梁就充盈了,随即变硬,举起砝码。
用硅胶制成的软夹持器,分出3个“手指”,填充其中的玉米粒加热时爆开膨胀,对手指外壁施力,使手指卷曲。这种弹性体致动器在实验中成功地让抓着的小球转了方向。
第三种制动器索性就利用了回收的Newman牌爆米花的纸袋,折叠成风箱状,放进玉米粒。微波加热,玉米开花,撑起了一个4公斤重的水壶。
他们的论文在IEEE机器人与自动化国际会议上提交。彼得森说,希望这能激发研究人员,一起探索采用非传统材料用于机器人的可能性。
她说:“机器人学,是很善于接受新想法的。对于多功能性的东西,真需要畅想奇思。我们最终提出了以非常简单的方法解决相当复杂的问题。并不总是需要寻找高科技解决方案,有时答案就在我们身边。”
凌启渝(图:选自论文)