【机电小课堂9th】网红八爪鱼，技术的进步

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说起机器人，大多数人首先联想到的一般是电影《终结者》或者《变形金刚》里的形象，而在现实生活中，大多数“机器人”也确实都由金属材料组成。然而现在越来越多的科学家们对柔性非常高的“软体机器人”产生了兴趣。软体机器人具有很多优点，它们制造工艺简单，能够用3D打印完成，材料价格相对低廉，此外由于柔性高，在狭窄的工作环境中可以发挥出独有的优势。

然而，到目前为止，所有的软体机器人都存在着一个巨大的问题，那就是由于供能和控制部分通常需要外置，以确保机器人的整体柔性。因此机器人在移动时都会拖着长长的管子或者电线，严重地影响了自身活动的“自由性”。

“八爪怪”则巧妙地解决了这一问题，它在保持柔性的同时集成了需要的一切，包括了运动器（actuator），控制系统和功能系统，因此可以完全“自由”地活动。逻辑电路与电路板相似，可以自动控制动力

解决这一问题的核心关键在于如何建造一个柔性的能量供给和动力输出系统，哈佛大学的工程师们给出的答案是这样的——我们不用电池，而是直接用“燃料”。章鱼机器人内部反应室的整体驱动单元的上半部分，以及一个触手内的驱动过程。展示了微流控制技术将液体注入与排空的原理。

所以说，虽然“八爪怪”外表十分软萌可爱，其本体实际上相当于一个气动导管，实质上是通过气压控制其运动。

为了实现“八爪怪”的自主移动，研究者使用的就是医院常用的消毒剂——高浓度的双氧水（化学名称为过氧化氢）。科学家们以50%浓度的过氧化氢水溶液为燃料，铂金属为发动机（实际上是催化剂，为了达到更好的催化效果，实际采用的是铂金属粉末）。50%质量比的过氧化氢在铂金属粉末的催化下迅速释放氧气

研究者将双氧水通过导管泵入其身体中央的内部腔室，最终与内部设计的铂金属线相接触而发生化学反应，产生气体。气体从这里膨胀并通过称为微流体控制器的微型芯片，驱动“八爪怪”的触手运动。

整个过程中交替地释放气体，分别控制“八爪怪”一半的触手上下移动和游动，看起来就像翩翩起舞。据称，消耗一毫升的双氧水燃料，“八爪怪”能够移动大约八分钟。

然而，“八爪怪”还远非完美。目前“一罐”燃料的使用时间大概在4-8分钟之间，而机器人自主转向的能力则几乎为零。章鱼机器人内部的微流体逻辑电路 图片来源：哈佛大学

目前，科学家们正在制造不同大小的“八爪怪”以确定最佳尺寸和身体各部件的比例，此外，还会加装额外的感知器让机器人自主感应环境，以实现自动规避障碍物。

其实，“八爪怪”的设计是有意遵循极简主义，只是为了演示完全有能力制作这种新型软体机器人。但无论如何，虽然还缺少感知和编程能力，“八爪怪”完全柔性、完全自主的运动特性已经足够惊艳了。

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