科學家開發敏捷的新型昆蟲機器人可在極小空間中快速轉彎
據外媒New Atlas報導,加州大學伯克利分校的工程師們創造了一種類似昆蟲的機器人,它可以快速竄行並在一瞬間轉彎。該機器人的“花式步法”歸功於它使用不同的電壓來交替使用粘性並進行急轉。
新的機器人建立在該團隊在2019年描述的設計上,該設計由塗有彈性聚合物的聚偏氟乙烯(PVDF)矩形片製成。這個想法是,當施加交流電時,材料會快速彎曲和伸直,轉化為向前運動。
事實上,該團隊報告說,它的速度出奇地快–機器人可以在平坦的表面上以每秒20個自身長度的速度移動,甚至可以攜帶小型有效載荷。唯一的問題是,它的機動性不是很強,所以在新版本中,工程師們給它配備了更先進的“腿”。
“我們原來的機器人可以移動得非常非常快,但我們無法真正控制機器人是向左還是向右,而且很多時候它會隨機移動,因為如果在製造過程中有一點差異–如果機器人不對稱–它就會偏向一邊,”該研究的資深作者林立偉說。”在這項工作中,主要的創新是增加了這些“腳墊”,使它能夠進行非常快速的轉彎。”
該機器人“腿”的工作原理是靜電粘附。在這種情況下,當對一條“腿”施加電壓時,它將粘在地板上,使機器人朝那個方向急劇轉動。研究人員通過讓機器人穿過一個迷宮來證明它的敏捷性,它能夠在5.6秒內完成這個迷宮。在其他測試中,它配備了氣體傳感器,並負責創建一個區域內的氣體濃度地圖,這可能暗示了未來在定位洩漏源方面的應用。
該團隊建造了兩個不同的版本,一個是拴在電源上的,另一個是靠電池運行的。拴住的模型是更快的,其最高速度為每秒28個自身長度,這幾乎和活蟑螂一樣快。同時,電池模型的速度較慢,但有可能走得更遠–在攜帶氣體傳感器的情況下,最長可達19分鐘和102英尺(31米)。
林立偉說:”今天最大的挑戰之一是製造更小規模的機器人,以保持更大的機器人的動力和控制。對於較大規模的機器人,你可以包括一個大電池和一個控制系統,沒有問題。但是,當你試圖將所有東西縮小到越來越小的規模時,這些元素的重量就會使機器人難以承載,而且機器人的移動速度通常非常慢。我們的機器人速度非常快,相當強壯,而且所需的功率非常小,允許它在攜帶傳感器和電子設備的同時也攜帶電池”。
這項研究發表在《科學機器人學》雜誌上。該團隊在下面的視頻中演示了該機器人。