最小、最輕、最快的微型機器人來了
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春夏之際的池塘里，總能看到長著6條大長腿的“大蚊子”趴在水面上。一受驚，它們就施展“水上漂”“凌波微步”等絕世神功，快速跑掉。
這種“大蚊子”叫水黽，是一種常見的小型水生昆蟲，它們在水面張力的支持下以每秒1米多的速度滑行。受水黽啟發(fā)，美國華盛頓州立大學的研究人員研發(fā)出兩款微型機器人——MiniBug和WaterStride，它們是迄今最小、最輕、最快的全功能微型機器人。
研究團隊在IEEE機器人與自動化學會日前召開的智能機器人與系統(tǒng)國際會議上表示，這類微型機器人有望用于人工授粉、搜救、環(huán)境監(jiān)測、微型制造或外科手術等領域。
MiniBug重約8毫克、WaterStride重約55毫克，二者都能以每秒6毫米的速度移動。
“盡管移動速度仍然慢于它們的原型生物，但與其他微型機器人相比已經(jīng)很快了。”該研究主要作者、華盛頓州立大學博士生Conor Trygstad說。作為飛釣愛好者，他經(jīng)常觀察浮在水面上的水黽，并研究它們的運動方式。
微型機器人的關鍵在于使其移動的微型致動器。Trygstad用一種新的制造技術將致動器進一步小型化，其總重不到1毫克。
“這些致動器是有史以來為微型機器人開發(fā)的最小、最快的。”領導該研究的華盛頓州立大學副教授Néstor O. Pérez-Arancibia表示。
研究人員介紹，該致動器使用了形狀記憶合金材料。這種材料是有“記憶”的合金，能夠隨壓力或溫度變化而變形，且能恢復到初始形狀。與驅使機器人移動的傳統(tǒng)致動器不同，這類合金不需要配備任何移動部件或旋轉部件。
“它們的機械性能非常好。超輕致動器的開發(fā)為微型機器人研制開辟了新領域。”Trygstad說。
上述微型機器人的致動器由兩條直徑為1/1000英寸的微小形狀記憶合金線制成。只要有微小的電流通過，合金線就可以被加熱，且極易冷卻，這使機器人能夠以每秒40次的速度拍打“鰭”或移動“腳”。在初步測試中，該致動器能夠舉起自身重量150倍的重物。
目前，WaterStride能通過拍打動作移動，但真正的水黽會通過更有效的腿部劃動來移動，這是其速度遠超微型機器人的原因之一。此外，研究人員希望參考另外一種昆蟲，開發(fā)出一種在水面以上和以下均可移動的機器人。
研究者還致力于使用微型電池或催化燃燒法，使機器人能夠完全自主，不受電源的束縛。
（徐銳）
相關論文信息：
https://doi.org/10.1109/IROS55552.2023.10342518
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