华盛顿州立大学研发了两个类似昆虫的机器人,一个是小虫子,一个是水黾,这是迄今为止已知的最小、最轻、最快的全功能微型机器人。
这种微型机器人有一天可以用于人工授粉、搜索和救援、环境监测、微型制造或机器人辅助手术等领域。在IEEE机器人与自动化协会的智能机器人与系统国际会议上,他们报告了他们的工作,迷你虫子的重量为8毫克,而水黾的重量为55毫克。两者都能以每秒6毫米的速度移动。
该研究的主要作者、机械与材料工程学院的博士生康纳·特里格斯塔德(Conor Trygstad)说:“与这种规模的其他微型机器人相比,这是很快的,尽管它仍然落后于它们的生物亲戚。”一只蚂蚁通常重达5毫克,移动速度几乎为每秒1米。
微型机器人的关键是它们的微型驱动器,使机器人移动。Trygstad使用了一种新的制造技术,将驱动器缩小到不到一毫克,这是迄今为止已知的最小的驱动器。
该项目负责人、华盛顿州立大学机械与材料工程学院弗莱厄蒂工程副教授纳斯特·o·帕萨雷兹-阿兰奇亚说:“这些驱动器是微型机器人有史以来开发的最小、最快的驱动器。
驱动器使用一种被称为形状记忆合金的材料,这种材料在加热时能够改变形状。它被称为“形状记忆”,因为它会记住,然后恢复到原来的形状。与驱动机器人的典型马达不同,这些合金没有任何运动部件或旋转部件。
“它们在机械上非常可靠,”特里格斯塔德说。“非常轻的致动器的开发为微型机器人技术开辟了新的领域。”
形状记忆合金通常不用于大规模的机器人运动,因为它们太慢了。然而,在华盛顿州立大学的机器人中,驱动器是由两根直径为1/1000英寸的微小形状记忆合金线制成的。只要有少量电流,电线就可以很容易地加热和冷却,使机器人能够以每秒40次的速度拍打鳍或移动脚。在初步测试中,该驱动器还能够举起超过其自重150倍的物体。
与其他用于使机器人移动的技术相比,SMA技术也只需要非常少量的电或热来使它们移动。
Trygstad说:“SMA系统需要的驱动系统要简单得多。
特里格斯塔德是一名狂热的飞钓者,他长期观察水黾,并希望进一步研究它们的运动。华盛顿州立大学的水黾机器人通过拍打翅膀来移动自己,而天然昆虫用腿进行更有效的划船运动,这也是真正的昆虫可以移动得更快的原因之一。
研究人员想要复制另一种昆虫,并开发一种水黾型机器人,它可以在水面上和水面下移动。他们还在努力使用微型电池或催化燃烧,使他们的机器人完全自主,不受电源的束缚。