变成透明是一个相当大的进化优势,因为它允许动物融入它们的环境,避开捕食者并掩盖它们的运动。具有类似功能的机器人可能对许多应用有很大价值,例如,帮助监视和研究,包括观察自然动物栖息地.
国家研究人员大学新加坡人最近制造了一种透明的人造肌肉,可以用来制造能够自我伪装的生物机器人。这种独特的结构,在 2019 IEEE国际机器人和仿生学会议 (ROBIO) 上提出的一篇论文,是基于介电弹性体促动器 (DEAs),一类常用于制造的电活性聚合物软机器人, 人造肌肉和灵活的设备。
尽管它们具有有利的特性,例如它们的灵活性和导电性,但传统的DEAs无法模仿透明的外观由具有伪装能力的动物获得。事实上,这些聚合物大部分是由粘稠的深色材料制成的,比如不能变得透明的碳脂。另一方面,新加坡国立大学的研究人员使用包含更清晰材料混合的DEAs建造了他们的人造肌肉。
“在这项工作中,透明的人造肌肉通过利用聚 (3,4-亚乙基二氧基噻吩): 聚 (苯乙烯磺酸盐) (PEDOT:PSS) 和水性聚氨酯 (WPU) 的混合物作为柔顺电极来证明,“ 研究人员在他们的论文中写道。
与DEAs通常基于的碳脂和其他材料相比,研究人员使用的PEDOT:PSS/WPU混合物是固体,导电,但也是透明的。在一系列初步评估中,由这些材料混合物制成的人造肌肉实现了 200% 的电压感应区域应变,在整个可见光光谱上的透光率为 88%。
为了证明他们制造的人造肌肉的可行性和优点,研究人员用它们制造了一种完全透明的软质肌肉机器人它可以融入周围的环境。这是有史以来第一批能够在陆地上有效伪装自己的透明机器人之一,这比在水中实现透明度更具挑战性。
研究人员在他们的论文中解释道: “完全透明的机器人可以在特定频率下不对称振动,并展示平移运动,同时保持伪装在彩色背景中。”。
最初的结果非常有希望,因为他们制造的机器人既能有效地四处移动,又能很好地隐藏自己。将来,机器人可以帮助生物学家研究难以观察到的动物行为,如猎物/捕食者动力学。此外,同样的PEDOT:PSS/WPU基人工肌肉可以用来创造其他动物启发的机器人来伪装自己。
在他们的下一个研究人员可以研究提高机器人耐用性和鲁棒性的方法。例如,这可以通过使用不同的透明电极并在机器人的肌肉上施加额外的保护层来实现。
研究人员还计划在他们创造的透明软机器人上添加其他电子元件,包括电源、电路和控制单元;相应地调整他们使用的透明组件和机器人的身体。这可能最终使机器人不受束缚,允许它自主操作 (i.E.,没有外部电源) 和更长时间的时间.