這個(gè)全軟體的機器人叫“Octobot”,是哈佛研究人員設計研發(fā)的世界首款完全獨立的,能夠自主移動(dòng)的全軟體機器人。
Octobot獨立運動(dòng)能力來(lái)自化學(xué)反應
Octobot是獨立的,因為它沒(méi)有硬電子元件,也沒(méi)有電池或計算機芯片。況且這個(gè)手掌大小,像章魚(yú)一樣的家伙根本不需要連接計算機就能移動(dòng)。
軟體機器人可以?xún)H用空氣來(lái)驅動(dòng),有的軟體機器人是采用紙質(zhì)和硅橡膠制成,能夠彎曲、扭轉和抓起自身重量100多倍的物體。Octobot靠的是液體和氣體,通過(guò)化學(xué)反應產(chǎn)生的大量氣體聚集壓縮,借助壓強變化,實(shí)現機械臂的運動(dòng)。
Octobot的“大腦”部分是柔性微流體回路,可以用由壓強激活的閥門(mén)和開(kāi)關(guān),在通道內傳導液體燃料。這種液體燃料是50%濃度的過(guò)氧化氫溶液,它會(huì )在鉑的催化下快速生成大量的水和氧氣,生成物的體積比原本的反應物大,從而改變通道內的壓強。章魚(yú)機器人的機械臂受到突然增大的壓強影響,會(huì )膨脹舒展,從而實(shí)現機械臂的運動(dòng)。排氣孔同時(shí)保證氧氣最終會(huì )通過(guò)排氣孔排出。
50%質(zhì)量比的過(guò)氧化氫在鉑金屬粉末的催化下迅速釋放氧氣
Octobot可以連續性的自主運動(dòng)
如何保證軟體機器人Octobot不是只做一次性的運動(dòng)呢?
研究團隊的設計是把機器人的八只機械臂分為兩批(四只機械臂為一批),機械臂中設置了閥門(mén)和開(kāi)關(guān)。啟動(dòng)Octobot需要實(shí)驗者的協(xié)助,將過(guò)氧化氫分別注入到兩個(gè)儲液槽中,這兩個(gè)儲液槽分別對應一批機械臂。注入后,儲液槽會(huì )像氣球一樣會(huì )慢慢膨脹,并利用壓強差將過(guò)氧化氫通過(guò)微流體回路。這時(shí),由于壓強的變化,有些機械臂的控制點(diǎn)會(huì )打開(kāi),剩余的會(huì )關(guān)閉,以此確保同一時(shí)間只有一半機械臂流通燃料。隨著(zhù)燃料的消耗,所流通的機械臂內部壓強會(huì )下降,使得燃料轉而流向另半部分原本關(guān)閉通道的機械臂。如此往復,通過(guò)精巧的閥門(mén)開(kāi)關(guān)設計,利用不斷變化的壓強差,燃料進(jìn)行來(lái)回流通,Octobot能保持機械臂在一段時(shí)間內的自主運動(dòng)。
通過(guò)Octobot的工作機制可以看到,它內部的通道扮演著(zhù)重要的角色,是它的“大腦”和機械臂進(jìn)行“通信”的渠道。這些通道都由3D打印而成,打印過(guò)程也很有趣。研究者們在章魚(yú)形狀的模具中倒入了有機硅聚合物,又在聚合物中注入一種特殊的墨水,這種墨水可以在聚合物中保持形狀和位置。加熱后,墨水會(huì )蒸發(fā),留下了Octobot內部的通道網(wǎng)絡(luò )。制造Octobot的材料成本也很低,只需不到3美元,每份燃料大約僅5美分,這讓大規模應用免去對高成本的顧慮。
Octobot可以植入體內幫助泵血
近日,哈佛大學(xué)研究小組聯(lián)合波士頓兒童醫院以及其他參與機構發(fā)布了可植入軟體機器人的相關(guān)細節,據說(shuō)這款機器人可以為衰竭的心臟在無(wú)需接觸血液的情況下泵血。
傳統而言,我們會(huì )將心室輔助裝置(VAD)作為衰竭心臟的血液分流支路。該裝置會(huì )將血液從心臟中直接引出,然后將之泵回分布在身體周?chē)闹鲃?dòng)脈或肺動(dòng)脈。由于VAD內的血液會(huì )與管、泵等一些人體器官表面接觸從而增加凝血風(fēng)險,那些基于VAD治療的患者往往必須服用血液稀釋劑與一些需要仔細查看的藥物——余生都是如此。
Octobot的誕生還是源于波士頓兒童醫院的一名心臟外科醫生FrankPigula的想法——研究輔助心衰患者治療而無(wú)需接觸血液裝置。Pigula當時(shí)和哈佛大學(xué)研究生EllenRoche以及其哈佛生物設計實(shí)驗室顧問(wèn)ConorWalsh一起頭腦風(fēng)暴,認為軟體機器人應該是一個(gè)很好的方向。
研究人員為解決心臟排異的問(wèn)題進(jìn)行了機器人的多次迭代。他們在合成心臟和死豬體上進(jìn)行測試,利用減緩心臟跳動(dòng)的藥物在心力衰竭的活豬體內進(jìn)行了概念驗證性研究,設備與心臟接觸時(shí)成功將血流量恢復到基準水平。
雖然當時(shí)的模型實(shí)驗證明了方案的可行性,但將機器人植入人體進(jìn)行試驗尚需時(shí)日研究。
Roche最終目標是創(chuàng )造一個(gè)不僅能夠在患者等待移植期間提供幫助,而且能夠減少心臟負荷從而使其有足夠的時(shí)間治愈的套管,“這是一項假設,但也許你最終可以憑借它快速恢復甚至痊愈,”Roche說(shuō)。“但我也不是說(shuō)自己一定能成功。”
軟體機器人應用前景
作為一項新的交叉研究,柔性體機器人結合了柔性電子、仿生力學(xué)、生物學(xué)、智能高分子材料、人工智能、3D打印等前沿科學(xué)技術(shù)。李鐵風(fēng)告訴記者,軟體機器人有許多優(yōu)勢。它的硬度、柔軟度和可拉伸程度跟人體的皮膚和肌肉很接近,當它穿在人身上,跟人互動(dòng)接觸時(shí),親和性很好。軟體機器人受到外界沖擊和破壞時(shí)不易損傷。軟體機器人容易被先進(jìn)的技術(shù),比如3D打印等方式來(lái)制造,成本比較低廉,可以像硅膠、橡膠等玩具一樣被大批量制作。
軟體機器人能作為可穿戴的動(dòng)力護具,比如假肢、人造外骨骼。在地震現場(chǎng),它也可以承擔探索和探測的任務(wù)。另外,它還可以作為教育用品和玩具。
研究人員指出,雖然軟體機器人仍處于萌芽和起步階段,但它或許能在很多領(lǐng)域“大展拳腳”,比如維修和檢測設備、執行搜救行動(dòng)以及進(jìn)行環(huán)境探測,甚至在醫學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
根據前瞻產(chǎn)業(yè)研究院對軟體機器人的市場(chǎng)規模預測,2016年用于維修和檢測設備的軟體機器人市場(chǎng)規模達到3876億元,相對去年的市場(chǎng)規模增速為16.4%。
用于治療高血壓、心絞痛、心肌梗死、肥厚型心肌病、主動(dòng)脈夾層、心律失常、甲狀腺功能亢進(jìn)、心臟神經(jīng)官能癥等。近年來(lái)尚用于心力衰竭的治療,此時(shí)應在有經(jīng)驗的醫師指導下使用。
健客價(jià): ¥8.5本品有提高竇性心律,改善竇房結、房室傳導功能,改善心臟功能的作用。用于多種心律失常,房室傳導阻滯,難治性緩慢型心律失常,傳導阻滯。
健客價(jià): ¥18.61.房性心律失常(心房撲動(dòng)、心房纖顫轉律和轉律后竇性心律的維持)。 2.結性心律失常。 3.室性心律失常(治療危及生命的室性期前收縮和室性心動(dòng)過(guò)速以及室性心律過(guò)速或心室纖顫的預防)。 4.伴W-P-W綜合征的心律失常。 依據其藥理學(xué)特點(diǎn),胺碘酮適用于上述心律失常,尤其合并器質(zhì)性心臟病的患者(冠狀動(dòng)脈供血不足及心力衰竭)。
健客價(jià): ¥321.用于高血壓、瓣膜性心臟病、先天性心臟病等急性和慢性心功能不全。尤其適用于伴有快速心室率的心房顫動(dòng)的心功能不全;對于肺源性心臟病、心肌嚴重缺血、活動(dòng)性心肌炎及心外因素如嚴重貧血、甲狀腺功能低下及維生素B1缺乏癥的心功能不全療效差; 2.用于控制伴有快速心室率的心房顫動(dòng)、心房撲動(dòng)患者的心室率及室上性心動(dòng)過(guò)速。
健客價(jià): ¥35用于治療高血壓、心絞痛、心肌梗死、肥厚型心肌病、主動(dòng)脈夾層、心律失常、甲狀腺機能亢進(jìn)、心臟神經(jīng)官能癥等。近年來(lái)尚用于心力衰竭的治療,此時(shí)應在有經(jīng)驗的醫師指導下使用。
健客價(jià): ¥141.用于高血壓、瓣膜性心臟病、先天性心臟病等急性和慢性心功能不全。尤其適用于伴有快速心室率的心房顫動(dòng)的心功能不全;對于肺源性心臟病、心肌嚴重缺血、活動(dòng)性心肌炎及心外因素如嚴重貧血、甲狀腺功能低下及維生素B1缺乏癥的心功能不全療效差; 2.用于控制伴有快速心室率的心房顫動(dòng)、心房撲動(dòng)患者的心室率及室上性心動(dòng)過(guò)速。
健客價(jià): ¥38益氣健脾,活血化瘀,通腑泄濁。用于脾失運化,瘀濁阻滯,升降失調所引起的腰痛疲倦,面色萎黃,惡心嘔吐,食欲不振,小便不利,大便粘滯及多種原因引起的慢性腎功能不全見(jiàn)上述癥候者。
健客價(jià): ¥29益氣健脾,活血化瘀,通腑泄濁。用于脾失運化,瘀濁阻滯,升降失調所引起的腰痛疲倦,面色萎黃,惡心嘔吐,食欲不振,小便不利、大便粘滯及多種原因引起的慢性腎功能不全見(jiàn)上述癥候者。
健客價(jià): ¥25.91、用于高血壓、瓣膜性心臟病、先天性心臟病等急性和慢性心功能不全。尤其適用于伴有快速心室率的心房顫動(dòng)的心功能不全;對于肺源性心臟病、心肌嚴重缺血、活動(dòng)性心肌炎及心外因素如嚴重貧血、甲狀腺功能低下及維生素B1缺乏癥的心功能不全療效差。 2、用于控制伴有快速心室率的心房顫動(dòng)、心房撲動(dòng)患者的心室率及室上性心動(dòng)過(guò)速。
健客價(jià): ¥83黃葵膠囊:清利濕熱,解毒消腫。用于慢性腎炎之濕熱證,癥見(jiàn):浮腫、腰痛,蛋白尿、血尿、舌苔黃膩等。 尿毒清顆粒:通腑降濁、健脾利濕、活血化瘀。在臨床上尿毒清顆粒主要用于慢性腎功能衰竭,氮質(zhì)血癥期和尿毒癥早期、中 醫辨證屬脾虛濕濁癥和脾虛血瘀癥者。尿毒清顆??山档图◆?、尿素氮,穩定腎功能,延緩透析時(shí)間;另外尿毒清顆粒對改善腎性貧血,提高 血鈣、降低血磷也有一定的作用。
健客價(jià): ¥2210黃葵膠囊:清利濕熱,解毒消腫。用于慢性腎炎之濕熱證,癥見(jiàn):浮腫、腰痛,蛋白尿、血尿、舌苔黃膩等。 尿毒清顆粒:通腑降濁、健脾利濕、活血化瘀。在臨床上尿毒清顆粒主要用于慢性腎功能衰竭,氮質(zhì)血癥期和尿毒癥早期、中醫辨證屬脾虛濕濁癥和脾虛血瘀癥者。尿毒清顆??山档图◆?、尿素氮,穩定腎功能,延緩透析時(shí)間;另外尿毒清顆粒對改善腎性貧血,提高 血鈣、降低血磷也有一定的作用。
健客價(jià): ¥2280益氣健脾,活血化瘀,通腑泄濁。用于脾胃氣虛、濁瘀內阻、升降失調所致的面色萎黃、腰痛倦怠、惡心嘔吐、食欲不振、小便不利、大便黏滯;慢性腎功能不全見(jiàn)上述證候者。
健客價(jià): ¥30.9預防存在以下一個(gè)或多個(gè)危險因素的成人非瓣性房顫患者的卒中和全身性栓塞(SEE): ·先前曾有卒中、短暫性腦缺血發(fā)作或全身性栓塞 ·左心室射血分數<40% ·伴有癥狀的心力衰竭,紐約心臟病協(xié)會(huì )(NYHA)心功能分級≥2級 ·年齡≥75歲 ·年齡≥65歲,且伴有以下任一疾?。禾悄虿?、冠心病或高血壓
健客價(jià): ¥179益氣健脾,活血化瘀,通腑泄濁。用于脾胃氣虛、濁瘀內阻、升降失調所致的面色萎黃、腰痛倦怠、惡心嘔吐、食欲不振、小便不利、大便黏滯;慢性腎功能不全見(jiàn)上述證候者。
健客價(jià): ¥48益氣健脾,活血化瘀,通腑泄濁。用于脾失運化,瘀濁阻滯,升降失調所引起的腰痛疲倦,面色萎黃,惡心嘔吐,食欲不振,小便不利,大便粘滯及多種原因引起的慢性腎功能不全見(jiàn)上述癥候者。
健客價(jià): ¥35醋酸鈣片(維康子帆):慢性腎功能衰竭所致高磷血癥。 海昆腎喜膠囊(長(cháng)龍):化濁排毒。用于慢性腎功能衰竭(代償期、失代償期和尿毒癥早期)濕濁癥。癥見(jiàn):惡心,嘔吐,納差,腹脹,身重困倦,尿少,浮腫,苔厚膩。
健客價(jià): ¥2549腎衰寧顆粒:益氣健脾,活血化瘀,通腑泄濁。用于脾失運化,瘀濁阻滯,升降失調所引起的腰痛疲倦,面色萎黃,惡心嘔吐,食欲不振,小便不利,大便粘滯及多種原因引起的慢性腎功能不全見(jiàn)上述癥候者。 海昆腎喜膠囊:化濁排毒。用于慢性腎功能衰竭(代償期、失代償期和尿毒癥早期)濕濁癥。癥見(jiàn):惡心,嘔吐,納差,腹脹,身重困倦,尿少,浮腫,苔厚膩。
健客價(jià): ¥1300黃葵膠囊:清利濕熱,解毒消腫。用于慢性腎炎之濕熱證,癥見(jiàn):浮腫、腰痛,蛋白尿、血尿、舌苔黃膩等。 復方α-酮酸片:配合低蛋白飲食,預防和治療因慢性腎功能不全而造成蛋白質(zhì)代謝失調引起的損害。通常用于腎小球濾過(guò)率低于每分鐘25ml的患者。低蛋白飲食要求成人每日蛋白攝入量為40g或40g以下。
健客價(jià): ¥13891.水腫性疾病排泄體內過(guò)多的鈉和水,減少細胞外液容量,消除水腫。常見(jiàn)的包括充血性心力衰竭、肝硬化腹水、腎病綜合癥、急慢性腎炎水腫、慢性腎功能衰竭早期、腎上腺皮質(zhì)激素和雌激素治療所致的鈉、水潴留。 2.高血壓可單獨或與其他降壓藥聯(lián)合應用,主要用于治療原發(fā)性高血壓。 3.中樞性或腎性尿崩癥。 4.腎石癥主要用于預防含鈣鹽成分形成的結石。
健客價(jià): ¥4復方α-酮酸片:配合低蛋白飲食,預防和治療因慢性腎功能不全而造成蛋白質(zhì)代謝失調引起的損害。通常用于腎小球濾過(guò)率低于每分鐘25毫升的患者。低蛋白飲食要求成人每日蛋白攝入量為40克或40克以下。 海昆腎喜膠囊:化濁排毒。用于慢性腎功能衰竭(代償期、失代償期和尿毒癥早期)濕濁癥。癥見(jiàn):惡心,嘔吐,納差,腹脹,身重困倦,尿少,浮腫,苔厚膩。
健客價(jià): ¥22701.水腫性疾病排泄體內過(guò)多的鈉和水,減少細胞外液容量,消除水腫。常見(jiàn)的包括充血性心力衰竭、肝硬化腹水、腎病綜合癥、急慢性腎炎水腫、慢性腎功能衰竭早期、腎上腺皮質(zhì)激素和雌激素治療所致的鈉、水潴留。 2.高血壓可單獨或與其他降壓藥聯(lián)合應用,主要用于治療原發(fā)性高血壓。 3.中樞性或腎性尿崩癥。4.腎石癥主要用于預防含鈣鹽成分形成的結石。
健客價(jià): ¥4水腫性疾病排泄體內過(guò)多的鈉和水,減少細胞外液容量,消除水腫。常見(jiàn)的包括充血性心力衰竭、肝硬化腹水、腎病綜合癥、急慢性腎炎水腫、慢性腎功能衰竭早期、腎上腺皮質(zhì)激素和雌激素治療所致的鈉、水潴留。
健客價(jià): ¥5用于防治左卡尼汀缺乏。如慢性腎衰病人因血液透析所致的左卡尼汀缺乏。
健客價(jià): ¥52.5心血管疾病用藥,有擴張血管及抗菌消炎作用。用于冠狀動(dòng)脈硬化性心臟病,血栓閉塞性脈管炎,并用于中心性視肉膜炎,小兒肺炎。
健客價(jià): ¥15