深科學家研發可變色軟體機械人

[2019.08.04] 發表
變色軟體機械人示意圖。

模仿變色龍的原理,中國科學院深圳先進技術研究院的杜學敏團隊研製出了能通過顏色變化進而實現與環境交互,同時還能運動的軟件爬行機械人。「傳統的軟件驅動器難以兼具變形與變色的多功能特性,而我們研發的爬行機械人能夠像自然界中的生物一樣,自主感知環境變化並及時做出反應。」杜學敏博士接受採訪說道。該研究成果7月31日在線發表於國際頂級學術期刊《細胞》(Cell)姊妹刊Matter上。

變色龍是自然界中一種奇特的動物,為了能在複雜自然環境中更好地生存,牠的皮膚顏色會隨茤P圍環境的變化而改變。受變色龍的啟發,杜學敏團隊以周期性排佈的納米顆粒為模板,注入特殊材料並固化後,通過移除納米顆粒模板,進而獲得具有周期性納米孔洞結構的變色薄膜。

有望用於監測環境

據介紹,該薄膜在溶劑氛圍中的顏色變化速度可快至0.2秒,並且通過調控薄膜暴露在溶劑蒸氣中的時間長短,便能實現不同的顏色變化。此外,該薄膜還能響應不同的溶劑,在乙醇、丙酮、氯仿等溶劑蒸氣中產生相應的顏色變化,這種通過特定化學或生物分子等刺激實現變色的技術,未來有望應用於身體健康監查及環境污染監測領域等。

該研究的另一大突破在於快速變色的同時,結合可控變形與可控運動的材料,實現了仿變色龍的驅動。杜學敏介紹說,該成果有望在傳感、通訊及機械人偽裝等方面實現應用。

賦予機械人情緒表達

對於該成果的未來應用,杜學敏還有更顛覆性的計劃,他目前已將這種材料與特種機械人結合,實現了機械人與環境實時交互的功能;未來,還計劃將這種材料特性與人形機械人相結合,做成機械人的「皮膚」,賦予機械人更擬人的情緒表達。「現在的機械人雖然在語言等方面擬人程度非常高,但仍然給人一種冰冷的感覺,如果能將變色材料應用於服務機械人,使它們害羞時面部緋紅,生氣時臉色發青,將極大提升人機交互的效果。」最終,實現人-機器-環境友好智能交互。

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