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这比蚂蚁还小的机器人,不用电就能跑

谦太祥和 发布于: 2019年7月23日 8时57分41秒 阅读55次

  蚂蚁虽小,但团体出动起来就不容小觑,看过《蚁人》就明白。

  现在,科学家做出了一款长 2 毫米,宽 1.8 毫米,厚 0.8 毫米,重 5 毫克的机器人, 比一般的蚂蚁都还要小。

  这是由佐治亚理工学院团队研制的名为 「微型鬃毛机器人(micro-bristle-bot)」的微型机器人

  由于体型微小,机器人人无法用寻常电池作为驱动。为此,研究团队为机器人设计了一系列看起来就像鬃毛一样的「脚」。当机器人接受到特定频率的振动,这些鬃毛一般的脚就会因此产生运动。

  随着微型鬃毛机器人进行上下运动,经过特别设计的脚会将这种垂直运动转换为一种具有特定方向的运动。

  我们在设计机器人的脚的时候,已经考虑其形态对运动方向的影响,确保机器人可根据振动来进行特定方向的移动。

  佐治亚理工学院的研究团队介绍道

  也就说,这些微小的机器人不用电来驱动,而是借助特定频率的振动。而这些振动的来源,可以是压电制动器、超声波或是扬声器,一切在于研究人员如何设计「鬃毛」的形态。

  为了找出更好的形态,论文第一作者 DeaGyu Kim 制造了数百种不同的机构原型。目前,这款机器人有两种版本,一种有四只脚,另一种则有六只脚。

  在使用压电制动器的情况下,压电制动器在受到电流后会产生振动,进而驱动机器人的行动;反转过来,当压电制动器受到振动,也可以产生电流。

  《科学》于上个月曾报道的「蜜蜂机器人」的「飞行肌肉」也基于压电制动器。当电流通过陶瓷条,后者会产生振动,并成为翅膀的驱动。


蜜蜂机器人,图自 《连线》

  而对于「鬃毛机器人」来说,压电制动机除了可以用作振动源,另外也可用作一种电源来源。

  当另有振波来源驱动机器人,这些振波也可以成为压电制动器产生电流的驱动,后者产生的电流也成为驱动「鬃毛机器人」上传感器的电力来源。

  虽然这些机器人自身只有 2 毫米长,但每秒却可以自身长度 4 倍的距离移动。

  目前,研究团队正常尝试解决机器人的两个短板,第一是较长的制作周期,其二则是寻找控制机器人定向移动的解决方案。

  从制作来说,团队通过 3D 打印机来制造这种微型机器人,结合了名为 TPP 的处理工艺,用紫外线在特殊的树脂材料上「写」出想要的机器人形态,然后将剩下不需要的部分冲刷走。

  现在更像是手写,而不是印刷。整个制作的流程还是有点久,所以我们正在寻找可以批量制作的方法,一次生产数百数千个机器人。

  至于第二个问题,研究团队目前在尝试将用两只对振动频率敏感略有差异的微型机器人结合使用。

  一旦成功做出可完全控制的机器人,我们想象下各种有趣的可能性。


微型鬃毛机器人的研究团队

  研究团队指出,此前其它研究人员研制出的以磁力驱动的微型机器人,虽然可集体控制,但它们在个别运动控制上却是无能为力,因此这将是「鬃毛机器人」的优势所在。

  对于「鬃毛机器人」的未来,研究团队考虑将它们用作环境传感器(鉴于其无须用电,可长期待机观察周遭环境),或是进一步研发成为进入人体的医疗机器人。

  现在,团队为这些微型机器人在实验室里建立了一个「游乐场」,探索它们的可能性。

  我们会从学习蚂蚁的集体行为开始,并将其应用在我们的小机器人上。

  这些小机器人现在在实验室里虽然走得不错,但想要走到真实的世界,还需要一段很长的时间。

  题图和内文配图均来自佐治亚理工学院

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