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最小、最轻、最快的全功能微型机器人问世,得益于微型驱动器技术的改进

2024-02-28

华盛顿州立大学研制的两种昆虫机器人——迷你虫和水黾(MiniBug 和 WaterStrider),是迄今已知最小、最轻、最快的全功能微型机器人。这种微型机器人有望可用于人工授粉、搜救、环境监测、微型制造或机器人辅助手术等领域。


▲ 微型昆虫机器

微型虫子重8毫克,而水黾重55毫克。

两者都能以每秒约六毫米的速度移动。有望改变从人工授粉到外科手术的各个领域。这些机器人利用形状记忆合金进行运动,比以前的型号明显更轻、更快,通过模仿自然界昆虫的行为,有望实现更高的自主性和效率。

华盛顿州立大学的研究人员Conor Trygstad说:"与这种规模的其他微型机器人相比,这个速度已经很快了,不过仍然落后于它们的生物亲戚。一只蚂蚁通常重达五毫克,移动速度可达每秒近一米。"

微型机器人的关键是它们的微型驱动器,使机器人移动。研究中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。


▲ 一个华盛顿州立大学制造的机器人被放在硬币旁边,以说明它的大小

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。之所以称其为 "形状记忆",是因为它能记住并恢复到原来的形状。与驱动机器人的典型电机不同,这些合金没有任何运动部件或旋转部件。

Conor Trygstad表示,“非常微小的驱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,因为它们速度太慢了。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。

研究人员还希望仿造另一种昆虫,开发一种既能在水面上移动,又能在水面下移动的水黾型机器人。他们还在努力使用微型电池或催化燃烧技术,使机器人完全自主,不受电源的束缚。

原文:Scientists Have Created the World’s Smallest, Lightest, and Fastest Fully Functional Micro-Robots (scitechdaily.com)

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