哈佛大學的研究人員建造了一個沒有剛性部件的軟機器人，因為他們發明了一個操作機器人的橡膠數字邏輯門。科學家已經發明了軟機器人作為具有剛性部件的機器人的更安全和更敏捷的對應物。然而，即使是由軟材料制成的機器人通常也包括一些硬電子部件以操作機器人并控制其功能。到目前為止，這要歸功于哈佛大學的研究人員，他們發明了一種軟橡膠計算機，可以充當不使用電力的機器人設備的數字邏輯。

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來自哈佛大學生物啟發工程學院Wyss研究所的一個團隊 - 處于機器人研究的最前沿 - 使用橡膠和空氣開發了計算機，Daniel Preston說道，他是一名博士后研究員，在Wyss教授George Whitesides的指導下工作，同時也是哈佛大學的教授。化學與化學生物學系。

普雷斯頓解釋說：“我們只使用軟材料和氣動信號模擬電子計算機的思維過程，用壓縮空氣代替電子設備。”

計算機使用數字邏輯門 - 電子電路接收消息(輸入)并根據其編程確定反應(輸出)以做出決定。為了創建他們的橡膠數字邏輯門，研究人員考慮了人類生物學如何工作，特別是神經系統的文字“下意識”反應。

他說，普雷斯頓的軟計算機使用硅膠管和加壓空氣來模仿這個系統。他實現了復雜操作所需的最小類型的邏輯門 - 即“不”，“和”，以及“或” - 通過對軟閥進行編程以對不同的空氣壓力作出反應。

例如，如果“非”邏輯門輸入是高壓，則輸出是低壓。普雷斯頓說，使用這三個邏輯門，“你可以復制任何電子計算機上發現的任何行為。”

展示軟機器人

在過去的十年左右，軟機器人已經走過了漫長的道路，Wyss和其他研究人員展示了各種由有機硅材料制成的軟夾持機器人，這些機器人已經在裝配線上使用。如果機器人由軟材料制成，它們可用于更精細的工業任務 - 例如移動水果和蔬菜或玻璃瓶，如果掉落可能會破裂。

它們在工業環境中也更安全，例如汽車工廠，如果他或她阻礙了大型機器人機器可能會嚴重傷害甚至殺死某人。最近，中國湖南的一家工廠發生了一起故事，其中一個機器人發生故障，并刺激了一名有10個金屬釘的工人。

但是，如果一個柔軟的機器人碰到一個人，普雷斯頓說，“你不必擔心受傷或災難性的失敗”，因為他們沒有剛性部件，只能施加這么大的力量。

然而，到目前為止，大多數軟機器人依靠某種類型的硬件來實現其功能，例如打開和關閉空氣通道以操作橡膠夾持器和臂的金屬閥，以及提供這些閥門命令的計算機。研究人員表示，由哈佛大學開發的機器人與此不同。

本發明也不使用電子設備，而是用空氣氣動系統代替它們。目前存在的軟機器人在沒有電子設備的情況下運行，但通常它們為此目的使用微流體電路。然而，這些類型的邏輯電路具有一些限制，因為它們通常使用諸如玻璃或硬塑料之類的硬質材料，并且設計成使得它們減慢機器人的運動。

相比之下，普雷斯頓團隊設計的機器人可以更快地移動，而不需要任何剛性部件。此外，沒有電子設備的軟機器人可以冒險到使用電子設備的機器人會遇到困難的地方。這包括具有高輻射的位置 - 例如發生核故障的地方 - 在太空中，或在MRI機器內。研究人員在PNAS期刊上發表了一篇關于他們工作的論文。

普雷斯頓說，該團隊的機器人還具有另一個獨特的特征，即它可以根據其用途和用于制造它的柔軟材料制成看不見的東西。例如，如果他選擇在水中偽裝的材料，機器人在浸沒時會顯得透明。

在未來，普雷斯頓和他的同事希望創造肉眼看不見的自動機器人，甚至可以逃避聲納檢測。“這只是選擇正確材料的問題，”他說。