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拥有一个大白的梦想还有多遥远?
发布:haige__   时间:2015/4/27 20:21:35   阅读:911 
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“你好,我叫大白(Baymax),是你的私人健康助手。当你嗷的时候,我会觉察到你需要医疗护理。”这位犹如一朵巨型棉花糖的家伙甫一出现,满场惊呼。软软的身体,能献熊抱能取暖;没电时,晃荡似泄气的皮球,步伐是酒醉的探戈,声音同卡壳的磁带;身体破洞,自行胶带贴补······好吧,相较于以往的卡通人物,它实在萌得有点超纲了。

不过,作为一个机智少年,我没被萌得理智全无,在观影时敏感地注意到了几个材料名词。那么这篇文章就从材料角度来探讨下,这位医疗机器人大白的形成。

首先,跟以往印象中冷硬的金属机器人不同,从科学角度划分,大白属于软体机器人,可随意充气放气,外形可爱又无害。影片中提到的两种材料组成了大白的基本构造——皮肤材料“Vinyl”以及骨架材料碳纤维。

Vinyl本意为乙烯基,其实在这里是表示PVC(polyvinyl chloride),即聚氯乙烯塑料。PVC是全球第二大产量的通用塑料,在我们日常生活中普通到简直散发着一股廉价的气息,塑料门窗、皂盒梳子、各种水道管材等都是PVC制品。所列这些都是硬质PVC材料,而为了构成软而弹的效果,大白的皮肤原料配方里一定添加了大量的增塑剂!!这样,大白才质地柔软,兼有较高的强度、良好的气密性和不透水性。然而塑料就是塑料,就算化为超人的皮肤,仍然掩盖不了它柔弱的本性——在躲避微型机器人的追袭,从窗户上掉下来后,大白被戳得满身窟窿。

于是Hiro给大白进行了升级,在为它“输入”一系列攻击能力的同时也量身定做了一套碳纤维铠甲。是的,跟大白骨架材料一样的碳纤维。碳纤维“外柔内刚”,质量轻于金属铝,强度高于钢铁,耐腐蚀、高模量,既有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性。

影片镜头中是这样刻画的:在家庭装DIY小天堂里,主人公用电脑噼里啪啦打出一些模型,然后两个喷头开始快速工作,不消几分钟便完成了大白的铠甲设备。
 

 
这个加工过程使用的正是这两年备受热捧的3D打印技术。在科技的推动下,社会各行各业都在向着智能数字化发展。3D打印作为其中制造模式的鲜活代表,它采用数字化增材制造技术,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层堆叠累积的方式来加工制造。其融合了信息、材料、生物、控制等技术,过程简单,产品多样化,未来最大的应用场景在于私人化订制。

不过如今实验室中的3D打印技术可远不如电影中那么工艺精湛、神速超凡、无懈可击。并且,目前大多数商用的3D打印机材料主要是塑料ABS和PLA,其他诸如金属粉末、陶瓷、PC等材料,却鲜有报道,而影片里所用的碳纤维更只是极客们的畅想,要想真正应用依然路漫漫其修远兮。

抛开外在,大白之所以成为大白,主要是靠左胸上那两张编入了许多程序的芯片。以上提到的种种材料,仅仅是作为一切信息的载体。没有芯片,它只是一个堆砌的木偶,只能远远观赏,不能“医治”Hiro ,不能飞行、攻击,更不能如Tadashi所愿,“帮助很多人”。

那么现实中,有没有如大白这般软体机器人呢? 2012年,报道称美国波士顿大学科研人员采用纸质、硅胶等柔性材料,研制出依靠空气驱动的折纸软体机器人,可以抓起自身重量100多倍的物体,遇到障碍物能够弯曲、扭转。
 

遇热,折纸机器人开始自行组装,图为记录的三个时间点上机器人的变化。

去年8月份《Science》上发表一篇文章,哈佛科学家从日本折纸艺术以及大自然植物伸展叶片、昆虫展翅等中获得启发,创造出了改良版自组装折纸机器人——可以从一张扁平的纸张状态自行折叠组装形成可以行走、转弯的机器人。该机器人采用五层材料:中间层是铜,刻有复杂的电引线;两层纸质结构包裹铜层,最外层则是有变形记忆功能的聚合物,遇热后可自动折叠。将这些材料组合,表层再安装微处理器和小型发动机。电池通电后,外部聚合物受热折叠,即可在4分钟内变形为可移动、还可转弯的机器人。这场景像不像电影中Tadashi按下一个按钮,大白就从小盒子里冒出来了呢?

好吧,比起超智能机器人大白,现实中的这些小科技还是弱爆了。不过人们所期待的未来机器人必然是具有多个自由度、柔软可变形的仿生软体机器人,它与人类更为相似,应用更为广泛。

而似乎科幻影片就是为了说明,目前这些还未达到的科技高度,正是无数科学家努力的方向。


来源:材料人网
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