液態(tài)金屬自行修復(fù)技術(shù)的的機(jī)器人解決方案及開發(fā)研究

果真有液態(tài)金屬嗎？現(xiàn)實(shí)中的終結(jié)者終于可以造出來了。

機(jī)器人越有活力，它們就越有可能崩潰。更確切地說，所有的機(jī)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(jī)器人也會摔得更狠。當(dāng)它們在實(shí)驗(yàn)室里的時候，這不是什么大問題，但是對于長期的實(shí)際應(yīng)用來說，如果我們可以依靠機(jī)器人來修復(fù)它們自己不是很好嗎？

不過，與其給機(jī)器人一把螺絲刀，指望它能更換自己的部件，還不如給機(jī)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(jī)器人來說，金屬的強(qiáng)度至關(guān)重要。

在之前舉行的2019年IEEE/RSJ智能機(jī)器人與系統(tǒng)國際會議（IROS）上，來自東京大學(xué)JSK實(shí)驗(yàn)室的機(jī)器人專家展示了一個機(jī)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(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。這項工作仍在進(jìn)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(shí)了。

在一項測試中，研究人員給一條機(jī)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(jī)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(jī)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(shí)現(xiàn)的。

這是一個真人大小的機(jī)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(diǎn)的應(yīng)力下會折斷，這意味著它就像一個機(jī)械保險絲——是第一個斷裂的不見，犧牲自己來保護(hù)機(jī)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(diǎn)合金（U-47）填充的墨盒。當(dāng)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(diǎn)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(shí)證明，被動熔化將自愈合螺栓的強(qiáng)度降低到斷裂前的30%。但經(jīng)過一些額外的實(shí)驗(yàn)，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(qiáng)度達(dá)到原來強(qiáng)度的90%以上，而且可能還有更多的優(yōu)化可以做。

研究人員認(rèn)為，這是一個實(shí)際應(yīng)用的系統(tǒng)，可以應(yīng)用在真正的機(jī)器人上，他們的計劃是把它改進(jìn)到一個動態(tài)的有腿機(jī)器人上的現(xiàn)實(shí)特征。不久的進(jìn)來，終結(jié)者說不定真的會出現(xiàn)在人們生活中。

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