《終結(jié)者 2》T-1000 成真?科學(xué)家打造可變形的機器人集體

加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校(UC Santa Barbara)的研究團隊近日在《科學(xué)》雜志上發(fā)表論文,介紹了他們開發(fā)的小型機器人,這些機器人能夠作為一個集體協(xié)同工作,實現(xiàn)形狀的改變,甚至在固態(tài)與類似流體狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。

近日消息,在科幻電影《終結(jié)者 2》中,T-1000 機器人憑借其液態(tài)金屬變形能力給觀眾留下了深刻印象。如今,這種看似只存在于科幻世界的概念正在逐步走向現(xiàn)實。加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校(UC Santa Barbara)的研究團隊近日在《科學(xué)》雜志上發(fā)表論文,介紹了他們開發(fā)的小型機器人,這些機器人能夠作為一個集體協(xié)同工作,實現(xiàn)形狀的改變,甚至在固態(tài)與類似流體狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。

《終結(jié)者 2》T-1000 成真?科學(xué)家打造可變形的機器人集體

該團隊由馬修?德夫林(Matthew Devlin)領(lǐng)導(dǎo),他們致力于探索如何構(gòu)建能夠根據(jù)需要排列成幾乎任何形狀并具備任意物理特性的機器人集體。

馬普分子生物學(xué)與遺傳學(xué)研究所的奧特?坎帕斯(Otger Campàs)教授向《Ars Technica》表示,研究團隊從胚胎組織中汲取靈感,嘗試設(shè)計出具有類似能力的機器人。Campàs 團隊通過觀察胚胎發(fā)育的延時影像,發(fā)現(xiàn)胚胎組織在發(fā)育過程中也能在固態(tài)和流體態(tài)之間切換,從而塑造器官。他們思考如何將這一特性應(yīng)用到機器人設(shè)計中。團隊專注于胚胎組織細(xì)胞的三種能力:一是細(xì)胞即使緊密相連也能相對移動;二是細(xì)胞通過釋放信號分子,讓鄰近細(xì)胞識別并響應(yīng),從而定向移動;三是細(xì)胞能夠相互粘附,形成堅固的整體?;谶@些能力,他們設(shè)計出具有類似功能的細(xì)胞狀機器人。

據(jù)了解,這些機器人配備了電動齒輪,使其能夠在集體內(nèi)部移動;磁鐵則確保它們能夠緊密相連;此外,光探測器使它們能夠通過帶有偏振濾光片的手電筒接收指令。

在光信號的控制下,兩個機器人集體(共 20 個機器人)能夠相互靠近、在中間接觸并形成一座“橋”,能夠承受近 5 公斤的重量。它們還能組成一個立方體,支撐起一個重約 70 公斤的成年人。此外,它們可以圍繞物體流動,形成互補的形狀,并硬化以充當(dāng)扳手。Campàs 表示:“這正是我們所設(shè)想的《終結(jié)者》式的變形?!?/p>

不過,這些機器人的直徑約為 5 厘米,離《終結(jié)者》中那種仿生金屬合金的微型化還差得很遠。Campàs 表示:“好消息是,我們不需要將機器人縮小到生物細(xì)胞的大?。s 10 微米)。只要達到 100 微米甚至 1 毫米的尺寸,機器人就已經(jīng)相當(dāng)令人印象深刻了?!比欢壳爸圃烊绱宋⑿〉臋C器人仍面臨巨大挑戰(zhàn)。即使解決了微型化問題,還有其他挑戰(zhàn)需要克服,比如機器人的供電問題。

研究中使用的機器人由鋰離子電池供電,能夠持續(xù)運行約半小時。不過,電力消耗主要集中在機器人從一種形狀切換到另一種形狀時。一旦機器人集體固定在一個形狀,它們只需要極少量的電力。但目前的問題是,每個機器人都需要手動充電。對于 20 個機器人的集體來說,這還尚可操作,但如果機器人數(shù)量增加到數(shù)百甚至數(shù)千個,這將是一個大問題。研究人員提出的一種可能解決方案是無線充電,但這需要實現(xiàn)長距離充電。目前,這種變形機器人集體主要作為一種概念驗證。

Campàs 強調(diào):“我們距離《終結(jié)者》那樣的機器人還很遠,我必須說清楚,我們不可能在明天就實現(xiàn)它。如果你和從事微機電系統(tǒng)研究的人交流,就會知道這并非易事?!钡脖硎荆芯繄F隊已經(jīng)為如何實現(xiàn)類似 T-1000 材料的功能提供了范例,接下來只需要解決機器人的微型化問題。他補充道:“我們的目標(biāo)是激發(fā)人們的熱情,讓他們真正去實現(xiàn)這一目標(biāo)?!?/p>

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