靠甲醛驱动的“甲虫”微型机器人

靠甲醛驅動的“甲蟲”微型機器人

發布時間：2020-08-21 發布者：亞時财經

近期，微型機器人的熱度有所上升，不少團隊都研發出各種新型微型機器人，涵蓋醫療、生活等方面。近日，南加州大學的研究團隊制造出了一個靠甲醇驅動，隻有甲蟲般大小的微型機器人“RoBeetle”。相關論文登上了《Science》機器人子刊封面。

（圖源：智東西）

“RoBeetle”長15毫米、重88毫克，能夠拖運自身重量2.6倍的物體。它還可以額外攜帶95毫克的燃料，續航時間長達2個小時。其最大特色是，一改以往電池供電的傳統，用甲醇（CH3OH）作爲燃料驅動。

甲醇是一種常見于溶劑和防凍劑中的有機化合物。像甲醇這樣的液體燃料，每單位體積所提供的能量會比電池更多，這就意味着甲醇驅動的微型機器人不再需要附加外部電源，比如電線、電磁場。從理論上講，這種機器人比電力驅動的同類擁有更多的自主權，同時又能保持很小的尺寸。

據悉，大多數的機器人都需要體積龐大且需要電力的電機，電池成爲機器人運行的必需品，而電池的大小限制着機器人的“體型”，即使是最小的電池也有50毫克重的虎甲蟲重量的10~20倍。

因此“RoBeetle”使用了“人造肌肉系統”。研究人員設計了可以像真實物體一般收縮和放松的微型人造肌肉，并且使用覆蓋有鉑粉的鎳钛合金線加快甲醇蒸汽的燃燒。這一過程産生的熱量會導緻機器人腿部的電線縮短，待冷卻後重新伸展，以此驅動RoBeetle的運動。

其緻動機制的核心組件包含一個鎳钛合金核（NiTi core）和一個凝集鉑（Pt）粉的外催化層。在操作過程中，複合線材（composite wire）的SMA核心被催化表面上燃料的可控催化燃燒所産生的熱量激活。

該機器人還擁有爬坡技能，并且可以在不同紋理的表面行進，包括玻璃、泡沫睡墊、混凝土人行道。論文一作楊秀峰說，未來這個微型機器人可能還會應用于各種場景，比如協助完成人工授粉、環境監測、進行基礎設施的檢查、完成自然災害後的搜救任務等。

分别來自麻省理工學院和哈佛大學的機器人專家瑞安•特魯比(Ryan Truby)和李曙光(Shuguang Li)在附帶的一篇評論中寫道，RoBeetle是“一個令人興奮的微型機器人裏程碑”，但他們認爲這個微型機器人還有進步的空間，比如它現在隻能連續向前運動，這會限制它執行複雜任務的能力。

值得一提的是，論文一作是來自南加州大學的研究員楊秀峰，本科和碩士均就讀于華中科技大學。2015年開始，楊秀峰在南加州大學擔任研究助理，并于今年5月獲得機械工程博士學位。他在機電設計和控制方面擁有深厚的研究背景，推動了尖端移動機器人領域的發展。同時，楊秀峰也是跨學科機器人領域有力的貢獻者和組織者。

楊秀峰也曾發表過多項微型機器人相關研究。2019年10月，微型昆蟲飛行機器人“Bee+”曾刊登在《IEEE機器人與自動化快報》，并入圍IROS 2019最佳論文獎提名。

責任編輯：Carrick

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