位于马萨诸塞州波士顿的麻省理工学院(MIT)研究人员打造了一款神秘的蠕虫机器,可爬进微小的空间中并发送拍摄到的视频信息,成为一型高科技超级间谍机器,在无法察觉的地方窃取秘密图像和视频。该蠕虫机器是由美国军方资助的一个间谍机器项目,研究人员称该机器实际上解决了大多数间谍机器人的问题,甚至具备了抗打击能力。 蚯蚓等对环节动物通过交替挤压和拉伸周围的肌肉组织收缩前进,而蠕虫机器也模仿这种生理特点,可以在平面上通过收缩和扩张连接机构的结合空间实现向前移动的动作。此外,蜗牛和海参也采用了这种方式前进,统称为蠕动式前进方式,我们可以联想到自己的胃肠功能消化食物的机制也是类似的方式,通过管壁的肌肉挤压作用推送食物。现在来自麻省理工学院、哈佛大学和国立汉城大学的研究人员通过仿生学工程原理设计了这款蠕虫机器,可以像蚯蚓一样通过蠕动身体的环节部位在曲面上移动。
机器蠕虫外部通过特殊记忆合金材料制作而成(腾讯科技配图) 这款机器生物几乎完全由柔软的材料制成,而且具有极强的韧性,即便是用锤子等工具敲击也能毫发无损。来自麻省理工学院机械工程助理教授哈罗德E.埃杰顿(Harold E. Edgerton)认为这款柔软的机器蠕虫可以在粗糙的地形上移动,或者的极为狭小的空间中移动,该间谍机器被命名为“网眼蠕虫(Meshworm)”,意指其身体灵活,外部皮肤酷似网状。研究人员通过镍和钛打造出呈丝状的“人工肌肉”,这是一种记忆合金的完成品,可在热量的介入下自动延伸和收缩,整体外形与蚯蚓非常相像。 参与该研究的其他科学家还有桑巴·金姆(Sangbae Kim)和伊斯特尔(Esther)。研究人员通过小电流分段线路对机器蠕虫的各环节进行控制,挤压网状管壁使机器蠕虫向前运动,该研究的详细详细刊登在国际著名期刊IEEE/ASME美国机械工程师协会机电一体化会刊上。在过去的几十年内,工程师们设计了许多方法来研究软体仿生机器,希望通过使用轻便、柔软的材料打造出软体机器,并可以在崎岖不平的地形上移动。
科学家在对超级蠕虫间谍工具进行抗打击测试(腾讯科技配图) 软体仿生机器的一种重大技术挑战是电源和动力问题,其中一种解决方法是使用压缩空气,通过一个泵来产生压缩动力进而实现移动,而微型空气压缩机如何嵌入到这么一个小型蠕虫机器中是一次挑战。除了解决蠕虫机器的动力来源外,研究人员使用了一种怪异的材料打造人工肌肉组织,通过对蚯蚓运动的观察,他们发现蚯蚓有两个主要的肌群负责移动前进,由环绕在肌肉周围的纤维和纵向排布的肌肉纤维共同施加作用力,使蠕虫前进。借此,研究人员使用相同的技术设计出类似的蠕动驱动系统。 研究人员第一次将长型管状活动机构卷起来并连接在一起,并有聚合物网状材料覆盖表面,桑巴·金姆认为这种一种非常奇怪的材料,通过控制镍钛的比例可以明显改变材料的性质和行为。在一定的温度范围内,记忆合金可以稳定地存在,有着对齐的结构,可记住变形前的结构并返回初始状态,也可以出现明显的弯曲现象,像弹簧一样灵活。不过,当温度低于一定的范围时就会表达出一种特有柔韧的结构。作为一款软体间谍机器,在通过测试时受到多个锤子的打击,甚至可以直接踩到仿生机器上以检查其耐久性。 科学家们发现这款机器蠕虫机械部分则是刚性的,而肌肉是软的、身体也是软的,我们可以显示出一些身体变形才表征的超能力。此外,“网眼蠕虫(Meshworm)”可打造成下一代的内窥镜,假肢等。研究人员生物学教授凯拉·奥腾(Kellar Autumn)设计了软体机器运动生物力学模型。尽管该机器的身体比一只真正的蠕虫简单,只有几段仿生环节部位构成,但它似乎有着相当令人印象深刻的表现。研究人员认为在未来的十年,将会看到通过人工肌肉打造的多种产品,比如移动电话、便携式计算机还有汽车等。本项研究也得到了美国国防高级研究计划局的支持 |