軟微型燃燒執行器解鎖爆炸機器人(rén)運動

康奈爾大(dà)學的(de)燃燒動力執行器賦予了(le)這(zhè)種小型青蛙機器人(rén)一些爆炸性的(de)跳躍能力                   康奈爾大(dà)學

大(dà)多(duō)數機器人(rén)都使用(yòng)電動執行器，但這(zhè)個(gè)小家夥的(de)沖擊力要大(dà)得(de)多(duō)。研究人(rén)員(yuán)創造了(le)一種新型的(de)微型内燃機，使這(zhè)種微型青蛙機器人(rén)具有爆炸性的(de)跳躍能力和(hé)精細的(de)運動控制。

使用(yòng)燃燒燃料運行的(de)機器人(rén)的(de)想法似乎是上個(gè)世紀的(de)事了(le)，但正如康奈爾大(dà)學有機機器人(rén)實驗室的(de)一個(gè)團隊所指出的(de)，如今的(de)電池很重，而且不攜帶太多(duō)能量，所以電動執行器的(de)性能是有限的(de)。

如果你改用(yòng)高(gāo)能量的(de)化(huà)學燃料，這(zhè)些限制會高(gāo)得(de)多(duō)，因此該團隊著(zhe)手設計一種令人(rén)著(zhe)迷的(de)新型快(kuài)速、高(gāo)頻(pín)機器人(rén)緻動器，它的(de)運行非常像常規内燃機。

在直徑約5毫米（0.2英寸）的(de)地方，這(zhè)些微小的(de)緻動器将甲烷和(hé)氧氣送入一個(gè)0.09毫升的(de)簡單燃燒室，并用(yòng)火花點燃。燃燒室的(de)頂部覆蓋著(zhe)一層高(gāo)彈性的(de)矽膠龍皮膜，它的(de)作用(yòng)有點像汽車發動機中的(de)活塞，當燃料燃燒時(shí)，它會向外伸展以擴大(dà)燃燒室的(de)體積，然後迅速恢複，将廢氣排出側面的(de)微小通(tōng)風口。


小型發動機在燃燒室上使用(yòng)柔性薄膜，在點火時(shí)向外膨脹，然後迅速恢複原位                         康奈爾大(dà)學

這(zhè)一切發生得(de)很快(kuài)，但最終結果是：爆炸越大(dà)，薄膜彈出的(de)越多(duō)。緻動器可(kě)以處理(lǐ)将腔室體積擴大(dà)140%的(de)沖擊，即大(dà)于9.5 N的(de)力，而且它們也(yě)很快(kuài)，如果需要，可(kě)以以每秒100次以上的(de)頻(pín)率運行。

康奈爾大(dà)學的(de)團隊将這(zhè)些小型燃燒緻動器的(de)3D打印原型嵌入了(le)一個(gè)小型剛性四腳青蛙機器人(rén)的(de)腳墊上方，這(zhè)樣，每當特定緻動器的(de)隔膜彈出時(shí)，腳就會被向下(xià)推動。他(tā)們設計了(le)一種控制方案，可(kě)以改變執行器的(de)火花頻(pín)率、燃料當量比和(hé)燃料流量，然後将這(zhè)些控制耦合到兩條左腿和(hé)兩條右腿上，然後開始觀察他(tā)們可(kě)以讓機器人(rén)做(zuò)什(shén)麽。

他(tā)們成功地讓它以振動的(de)步态向前爬行，并在不同的(de)高(gāo)度向前跳躍，包括跳上更高(gāo)的(de)表面。他(tā)們創造了(le)一種基于旋轉的(de)蛇形向前行走，并使其當場(chǎng)順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉。

爲了(le)證明(míng)緻動器的(de)爆炸能力，他(tā)們讓機器人(rén)在空中跳了(le)56厘米（1.8英尺），并證明(míng)它可(kě)以在各種不同的(de)固體、高(gāo)摩擦和(hé)低摩擦以及松散表面上移動。他(tā)們給它裝載了(le)32克的(de)貨物(wù)重量，是機器人(rén)自身重量的(de)22倍多(duō)，并表明(míng)他(tā)們仍然可(kě)以控制它的(de)運動。

最後，當需要超快(kuài)速移動時(shí)，這(zhè)些小緻動器可(kě)以爲機器人(rén)專家提供一個(gè)方便的(de)額外選擇——例如，想象一下(xià)Atlas是否有能力爆炸性地輔助其腿部液壓系統，或者投擲燃燒動力沖頭。Eep。

來(lái)源：通(tōng)過電子工程師協會頻(pín)譜