不同于《星球大戰(zhàn)》和《終結(jié)者》中的“金屬機(jī)器人”未未來機(jī)器人將是柔軟可變形的“軟體”,與人類將越來越相像。這種靈活移動(dòng)的軟體機(jī)器人,能夠爬行、扭動(dòng),并蠕動(dòng)穿過堅(jiān)硬、狹小的空間,應(yīng)用極為廣泛。目前科學(xué)家們研制出了一種新形式的可對(duì)近紅外光響應(yīng)的水凝膠,可以作為軟體機(jī)器人的原料。這種材料由蛋白和彈性蛋白構(gòu)成,其中還包含薄的石墨烯層。隨著石墨烯在軟體機(jī)器人材料領(lǐng)域再度突破,東寶生物(300239)、東方海洋(002086)、中國寶安(000009)等相關(guān)的蛋白和石墨稀上市公司值得關(guān)注。
材料是軟體機(jī)器人發(fā)展核心
軟體機(jī)器人是一種新型柔韌機(jī)器人,可以僅用空氣來驅(qū)動(dòng)。此前科學(xué)家研究的軟體機(jī)器人采用紙質(zhì)和硅橡膠制成,能夠彎曲、扭轉(zhuǎn)和抓起自身重量100多倍的物體。軟體機(jī)器人的設(shè)計(jì)靈感是摸仿人類的內(nèi)部構(gòu)造或昆蟲的外形架構(gòu)等,尤其是后者。
此前,大多數(shù)人聽到“機(jī)器人”一詞,便會(huì)想起金屬人形生物。不過現(xiàn)在,科學(xué)家們開始在章魚、海參、魷魚和毛毛蟲等生物中尋找創(chuàng)作靈感,以此來創(chuàng)造“軟機(jī)器人”。目前,科學(xué)家們研發(fā)出一種新形式的可對(duì)近紅外光響應(yīng)的水凝膠,將有助于實(shí)現(xiàn)軟體機(jī)器人。這種材料由蛋白和彈性蛋白構(gòu)成,還包含有薄的石墨烯層。合成蛋白在冷卻后將吸收水,加熱時(shí),水便被釋放。當(dāng)石墨層積熱量時(shí),它們便獲得近紅外范圍內(nèi)的光。
研究人員稱,將這些材料結(jié)合,能夠復(fù)制植物細(xì)胞對(duì)光的響應(yīng)過程。只有在這種情況下,這一過程才能更具控制性。由于凝膠材料并不能十分均勻地分布,因此材料便會(huì)向光源一方彎曲。這種效應(yīng)已經(jīng)在以一只手的形狀存在的水凝膠證實(shí),曝光于光一側(cè)的手指水凝膠開始彎曲。
分析人士指出,許多機(jī)器人的關(guān)節(jié)是由可變形的材料制成,非常快捷和強(qiáng)大,但現(xiàn)有技術(shù)還不能生產(chǎn)出與自然界動(dòng)物相媲美的野外活動(dòng)能力的機(jī)器人。制造隨意運(yùn)動(dòng)且能精確控制的軟體裝置難度極大,這就是為何至今機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仍舊像機(jī)器人而不是活生生動(dòng)物的主要原因。而石墨烯凝膠將可以為機(jī)器人開發(fā)柔軟材料,在該領(lǐng)域形成突破。
軟體機(jī)器人應(yīng)用空間廣泛
機(jī)械工程師常使用剛性金屬材料制造機(jī)器人,但這類機(jī)器人通常分量重且昂貴,能執(zhí)行的動(dòng)作類型有限,還難以在復(fù)雜地形中行進(jìn)。而靈活移動(dòng)的軟體機(jī)器人,能夠爬行、扭動(dòng),并蠕動(dòng)穿過堅(jiān)硬、狹小的空間。
由于具備身體容易彎曲的優(yōu)點(diǎn),軟體機(jī)器人應(yīng)用極為廣泛。比如,能進(jìn)到狹小的空間進(jìn)行監(jiān)控,鉆進(jìn)人的身體提供醫(yī)學(xué)影像或散布藥物;能使許多危險(xiǎn)手術(shù)更加安全,且疼痛減少;能去宇航員不能去的地方,比如為美國宇航局修理空間站;能夠執(zhí)行工業(yè)中需要彈性運(yùn)動(dòng)的更加復(fù)雜的任務(wù);能夠幫助進(jìn)行危險(xiǎn)環(huán)境的探查,如核反應(yīng)堆和地雷探測(cè);能夠承擔(dān)在擁擠空間里需要更加擠壓的任務(wù)等。
美國麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)曾開發(fā)一個(gè)軟體機(jī)器人,使用了形狀記憶合金制成的人造肌肉。它既柔軟又堅(jiān)韌,能像蚯蚓那樣蠕動(dòng),卻能在狠狠錘打下安全無恙。這種機(jī)器人最大的優(yōu)點(diǎn)就是它的耐用性。由于沒有氣動(dòng)泵、剛性的齒輪和電池,機(jī)器人能夠熬過各種各樣的襲擊,這使它能滿足一些軍事應(yīng)用的需求。
最近,機(jī)器人科學(xué)家的設(shè)計(jì)靈感已轉(zhuǎn)向自然。哈佛大學(xué)團(tuán)隊(duì)開發(fā)的“軟機(jī)器人”就是受到魷魚和章魚等海洋生物的啟發(fā)。這些以硅為基礎(chǔ)的創(chuàng)作,不僅具有廣泛的靈活性,也可以改變顏色。這種機(jī)器人會(huì)爬行、懂得偽裝,并能避開紅外線攝像機(jī)的追蹤。
關(guān)注蛋白和石墨烯上市公司
鑒于軟體機(jī)器人廣闊的發(fā)展前景,作為其生產(chǎn)原料的蛋白和石墨烯公司值得關(guān)注,比如東寶生物、東方海洋、中國寶安等。
東寶生物(300239):公司成功研發(fā)出以雙90優(yōu)質(zhì)骨明膠為原料、采用“酶解法”生產(chǎn)分子量集中分布于500-4000道爾頓且平均分子量在2300道爾頓左右的小分子量膠原蛋白技術(shù),該技術(shù)已于2010年3月25日通過內(nèi)蒙古自治區(qū)科學(xué)技術(shù)廳組織的省級(jí)技術(shù)鑒定以及“生產(chǎn)性試驗(yàn)鑒定”,并向國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局申請(qǐng)發(fā)明專*。目前已形成200噸/年的產(chǎn)能規(guī)模,募資項(xiàng)目投產(chǎn)產(chǎn)能將擴(kuò)大至1200噸/年。1噸雙90優(yōu)質(zhì)骨明膠加工為小分子量膠原蛋白,其價(jià)值將至少增加約3—4倍。公司小分子量膠原蛋白產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn),在該類產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)方面與國外廠商的競(jìng)爭站在了同一起跑線上。
東方海洋(002086):海水養(yǎng)殖業(yè)務(wù)已成為東方海洋主要利潤來源,尤其是隨著海參養(yǎng)殖達(dá)產(chǎn)、三文魚養(yǎng)殖逐步達(dá)產(chǎn),相關(guān)業(yè)務(wù)收入均呈快速上升趨勢(shì)。其中,公司海參養(yǎng)殖毛利率保持在57.14%,利潤穩(wěn)定;三文魚工廠化養(yǎng)殖技術(shù)已獲得國家34項(xiàng)專*,正打開國內(nèi)市場(chǎng)。隨著三文魚養(yǎng)殖產(chǎn)能逐步放大,其銷售成為公司發(fā)展的重中之重。公司在魚蛋白上的研究較深,集團(tuán)公司的膠原蛋白鈦已經(jīng)上市。
中國寶安(000009):2013年5月3日公告,公司2013年4月28日收到“制備球狀石墨烯的方法”的發(fā)明專*證書。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,通過高溫造粒或低溫冷凍造粒加工,形成的石墨烯球結(jié)構(gòu)均一,體積小,密度大,導(dǎo)電性能好,方便運(yùn)輸,可作為碳微球應(yīng)用于催化劑載體,藥物運(yùn)輸,鋰離子電池以及超級(jí)電容器,通過超聲處理即可使這種球狀石墨烯分散為10層以下的石墨烯單體,保留了原有單體石墨烯的優(yōu)良性質(zhì),便于應(yīng)用于各種領(lǐng)域,安全性能高,可以連續(xù)制備生產(chǎn),處理量可控可調(diào),適宜大規(guī)模生產(chǎn)。