機器人(rén)昆蟲利用(yòng)世界紀錄技術在水(shuǐ)中實現移動

WaterStrider機器人(rén)利用(yòng)号稱世界上最小、最輕的(de)形狀記憶緻動器
Bob Hubner，WSU圖片服務

在水(shuǐ)面張力的(de)支撐下(xià)，水(shuǐ)上漫遊者在水(shuǐ)面上奔跑，令人(rén)著(zhe)迷。科學家們現在已經制造出了(le)這(zhè)種昆蟲的(de)微小機器人(rén)版本，它利用(yòng)一個(gè)破紀錄的(de)緻動器來(lái)移動。

WaterStrider機器人(rén)是由華盛頓州立大(dà)學副教授Néstor O.Pérez Arancibia和(hé)工程博士生Conor Trygstad領導的(de)團隊制造的(de)。研究人(rén)員(yuán)還(hái)建造了(le)一個(gè)更小、更簡單的(de)受水(shuǐ)蟲啓發的(de)機器人(rén)，名爲MiniBug。

當然，兩者中更有趣的(de)是，WaterStrider機器人(rén)隻有22毫米長(cháng)（MiniBug隻有8.5毫米），體重隻有56毫克。它的(de)主體大(dà)部分(fēn)是碳纖維，利用(yòng)四個(gè)圓盤狀的(de)腳來(lái)保持表面張力，防止下(xià)沉。

然而，機器人(rén)真正有趣的(de)部分(fēn)是移動其雙臂/鳍的(de)“形狀記憶緻動器”。據報道，它的(de)長(cháng)度爲7毫米，是有史以來(lái)同類設備中最小的(de)。


WaterStrider和(hé)MiniBug以及一枚25美(měi)元硬币
Bob Hubner，WSU圖片服務

該緻動器包含兩條由鎳钛合金制成的(de)微小電線，加熱(rè)時(shí)會收縮，但冷(lěng)卻時(shí)會松弛回到更長(cháng)的(de)默認狀态。當暴露在電流中時(shí)，電線會變熱(rè)，從而收縮。當電流停止時(shí)，導線冷(lěng)卻并恢複到其“記憶”的(de)較長(cháng)狀态。

因此，通(tōng)過施加脈動電流，可(kě)以使電線在兩種狀态之間快(kuài)速來(lái)回切換，在這(zhè)個(gè)過程中拍(pāi)打連接的(de)手臂。通(tōng)過這(zhè)種方式，WaterStrider能夠以每秒40次的(de)速度拍(pāi)打手臂，以每秒6毫米的(de)速度在水(shuǐ)面上“劃水(shuǐ)”。

在不同的(de)配置中使用(yòng)，緻動器能夠額外提升155倍于其自身重量。

Pérez Arancibia、Trygstad及其同事目前正在将電源整合到機器人(rén)中，此外，他(tā)們還(hái)希望開發其他(tā)受昆蟲啓發的(de)機器人(rén)，這(zhè)些機器人(rén)既可(kě)以在水(shuǐ)面上移動，也(yě)可(kě)以在水(shuǐ)面下(xià)移動。

有一天，這(zhè)些機器人(rén)可(kě)以用(yòng)于人(rén)工授粉、搜救和(hé)環境監測等應用(yòng)，而緻動器本身也(yě)可(kě)以用(yòng)于微制造和(hé)機器人(rén)輔助手術等任務。

最近，一篇關于這(zhè)項研究的(de)論文發表在《IEEE機器人(rén)與自動化(huà)學會國際智能機器人(rén)與系統會議(yì)論文集》上。

不，這(zhè)不是我們見過的(de)第一個(gè)水(shuǐ)上機器人(rén)。先前的(de)例子已經通(tōng)過操縱表面張力和(hé)通(tōng)過熱(rè)敏膜進行了(le)移動。

資料來(lái)源：華盛頓州立大(dà)學