形似螃蟹 史上最小遥控步行机器人面世

据25日发表在《科学·机器人》杂志上的一项研究,美国西北大学工程师开发出有史以来最小的遥控步行机器人,它以一种小巧可爱的螃蟹形式出现。

这只微型螃蟹只有半毫米宽,可弯曲、扭曲、爬行、行走、转身甚至跳跃。研究人员还开发了形似尺蠖、蟋蟀和甲虫的毫米大小的机器人。

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领导实验工作的约翰·罗杰斯说,机器人学是一个令人兴奋的研究领域,微型机器人的发展更是学术探索的一个有趣话题。

研究人员表示,新技术能够实现多种受控运动方式,并且可以每秒一半身长的平均速度行走。对于陆地机器人来说,要在如此小的规模上实现这一点非常具有挑战性。

微型螃蟹机器人比跳蚤还小,它不是由复杂的硬件、液压或电力驱动的。相反,它的力量在于它身体的弹性。为了构建机器人,研究人员使用了一种形状记忆合金材料,这种材料在加热时会转变为“记忆”的形状。研究人员使用扫描的激光束在机器人身体的不同目标位置快速加热,一层薄薄的玻璃涂层在冷却时弹性地使相应的结构部分恢复到其变形前的形状。

随着机器人从一个阶段变为另一个阶段,变形为记忆形状并再次变回,它就会产生运动。激光不仅能远程控制机器人启动,扫描方向也决定了机器人的行走方向。例如,从左向右扫描会导致机器人从右向左移动。

罗杰斯解释说,因为这些结构非常小,冷却速度非常快。事实上,缩小这些机器人的尺寸可让它们跑得更快。

研究人员还引入了一种受儿童弹出式书籍启发的组装方法。研究团队以平坦的平面几何形状制造了行走蟹结构的前身。然后,他们将这些前体黏合到略微拉伸的橡胶基材上。当拉伸的基材松弛时,会发生受控的屈曲过程,导致螃蟹“弹出”成精确定义的三维形状。通过这种制造方法,研究团队可制造几乎任何尺寸或3D形状的步行机器人。