仿生領域是星際小象多年來取之不盡的科學寶庫
,迄今為止乃至未來很長一段時間,生物具有的功能比任何人工製造的機械都優越得多。在我們現代生活的方方面面都可以見到仿生學的實際應用,交通工具、建築設計、居家用品,哪怕不起眼的杯子、書包等都不可缺少地有著仿生學的影子。
圖源:wikipedia
近日,科研界迎來了“仿生機器人版”的變色龍。首爾大學與漢陽大學的研究團隊開發出了一個仿變色龍軟體機器人,它具備實時、自動融入背景環境的偽裝能力。
圖源:NPG Press
這個可愛的小傢伙實現實時匹配背景顏色的關鍵在於背部覆蓋的“人造變色龍面板”,在緩慢爬行過程中
變換了三種顏色,由紅到綠再到藍,與它爬過的表面顏色實時、完美契合
。在實時匹配背景顏色的過程中,變色龍軟體機器人呈現的四種狀態分別如下:
該篇論文更是登上了 Nature 子刊《自然·通訊》,其中首爾大學應用奈米與熱科學實驗室(ANTS)的 Hyeonseok Kim 和 Joonhwa Choi 為共同一作。
《Nature Communications》
儘管該技術仍然處於概念驗證的初級階段,但
標誌著可穿戴偽裝技術實現了巨大飛躍
,並對下一代可穿戴偽裝技術具有啟示意義。
# 如何實現變色?#
一般來說,生物的偽裝包括兩個步驟:透過視網膜收集視覺資訊、透過運動神經元改變面板圖案。因而,
人工偽裝系統的自主執行也應包括兩個步驟:
檢索背景顏色、匹配表面顏色
。為了達到這一目標,研究人員設計了一個自主整合感測器 ATACS (S-ATACS) 。
黑色背景、線條圖案、點圖案、綠色背
研究者採取了一種開發人造變色龍的全新策略,他們選擇將熱致變色液晶層與縱向堆疊、有圖案的多層銀奈米線網路加熱器整合在一起,製成了人造變色龍面板(英文縮寫為 ATACS),從而透過加熱器誘發的溫度分佈(temperature profiles)疊加克服傳統橫向畫素化的侷限。
下圖分別為熱致變色液晶層、縱向堆疊有圖案多層銀奈米線加熱器和多層人造變色龍面板的結構示意圖,以及關閉和啟動加熱器時變色龍軟體機器人的狀態。
能夠生成具有 RGB 著色的多種面板
與此同時,他們將銀奈米線網路的變溫電阻用作主動控制系統的過程變數(process variable),解決了熱變色偽裝方案的弱點。
覆蓋有 7 個多層 ATACS 的變色龍模型
最後,研究者將人造變色龍面板應用於軟體機器人上,並結合顏色感測器和反饋控制系統,從而使得這種裝置級的自適應人造偽裝技術能夠檢測到背景環境的顏色,並令變色龍軟體機器人上實現實時背景顏色匹配。
具有瞬時加密能力的自主 S-ATACS
# 仿生技術的未來應用 #
根據研究人員介紹,
一是用於隱蔽智慧機器人(偵察機器人),二是“主動”偽裝軍服
。透過融入背景的「隱形斗篷」便可以實現主動偽裝,實現類似於“哈利波特隱身斗篷”的神奇效果。
仿生學領域的研究成果往往能夠催生出龐大的產業
,將仿生成果合理運用,還能夠切實改善人類的生活,仿生變色龍的“隱身斗篷”距離我們或許還有些遙遠,但是,星際小象基於大象靈活的長鼻所仿生研究並設計出的軟體臂卻已經走入了尋常百姓家。
仿生象鼻的靈活性極佳
在對市面上民用機器人的調研結果來看,基本上都是一個底盤配備機艙,無法完成主動抓取等互動,需要人工參與到過程當中。而在
星際小象仿生象鼻軟體臂的發明和配備,有效地拓展了機器人的互動想象空間
,可持續突破實現機器去人化模式;透過移動底盤+識別感應裝置+仿生柔性自適應臂體的模組化整合,逐步形成“腳、眼、手”的場景解決閉環,真正做到
“機器人無人化”
。
星際小象垃圾收取機器人正在工作中
這根全柔性無骨骼仿生象鼻最先被運用到收取垃圾的場景,全程
無人參與、自動識別、自主抓取
,看似簡單的輕輕抓取動作,將現階段市面上的機器人提升了一個代級,標誌著機器人由只能被動接受轉變為可以主動獲取的躍升。
垃圾收取小能手
當然,它擁有著無限的想象空間,生活當中遇到的所有需要從終端到人的事情,都可以交由配備了星際小象軟體臂的機器人來完成,完美解決最後50米配送的難題。
參考連結:
https://huanqiukexue。com/plus/view。php?aid=25223
https://futurism。com/the-byte/chameleon-robot-blend-surroundings
http://www。news。cn/tech/20210811/3703d3582bd54f2081ab9af6f7856f8c/c。html
https://www。sciencemag。org/news/2021/08/watch-chameleon-robot-blend-its-surroundings