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(jié)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(yīng)用來說，如果我們可以依靠機器人來修復(fù)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(fù)。在使用自修復(fù)聚合物之前，我們已經(jīng)看到了一些這樣的例子，但是對于動態(tài)機器人來說，金屬的強度至關(guān)重要。
在上個月舉行的2019年IEEE/RSJ智能機器人與系統(tǒng)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(fù)骨折的金屬制成。它通過自動熔化自身并轉(zhuǎn)化成一個單一的部分來實現(xiàn)這一點。這項工作仍在進行中，它基本上只是T-1000終結(jié)者的一小部分。看來電影就要變?yōu)楝F(xiàn)實了。
在一項測試中，研究人員給一條機械腿安裝了自修復(fù)螺栓，然后把它扔到地上。按照設(shè)計，螺栓斷了，避免了對機器人其他部分的損壞。這時，內(nèi)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(nèi)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(xiàn)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(tǒng)中任何其他點的應(yīng)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(guān)節(jié)。
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(nèi)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(nèi)愈合肌腱。
這個技術(shù)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(jīng)過一些額外的實驗，研究人員發(fā)現(xiàn)，在熔化和修復(fù)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(yōu)化可以做。
下載文檔
