靠甲醛驱动的“甲虫”微型机器人

发布时间：2020-08-21 发布者：亚时财经

近期，微型机器人的热度有所上升，不少团队都研发出各种新型微型机器人，涵盖医疗、生活等方面。近日，南加州大学的研究团队制造出了一个靠甲醇驱动，只有甲虫般大小的微型机器人“RoBeetle”。相关论文登上了《Science》机器人子刊封面。

（图源：智东西）

“RoBeetle”长15毫米、重88毫克，能够拖运自身重量2.6倍的物体。它还可以额外携带95毫克的燃料，续航时间长达2个小时。其最大特色是，一改以往电池供电的传统，用甲醇（CH3OH）作为燃料驱动。

甲醇是一种常见于溶剂和防冻剂中的有机化合物。像甲醇这样的液体燃料，每单位体积所提供的能量会比电池更多，这就意味着甲醇驱动的微型机器人不再需要附加外部电源，比如电线、电磁场。从理论上讲，这种机器人比电力驱动的同类拥有更多的自主权，同时又能保持很小的尺寸。

据悉，大多数的机器人都需要体积庞大且需要电力的电机，电池成为机器人运行的必需品，而电池的大小限制着机器人的“体型”，即使是最小的电池也有50毫克重的虎甲虫重量的10~20倍。

因此“RoBeetle”使用了“人造肌肉系统”。研究人员设计了可以像真实物体一般收缩和放松的微型人造肌肉，并且使用覆盖有铂粉的镍钛合金线加快甲醇蒸汽的燃烧。这一过程产生的热量会导致机器人腿部的电线缩短，待冷却后重新伸展，以此驱动RoBeetle的运动。

其致动机制的核心组件包含一个镍钛合金核（NiTi core）和一个凝集铂（Pt）粉的外催化层。在操作过程中，复合线材（composite wire）的SMA核心被催化表面上燃料的可控催化燃烧所产生的热量激活。

该机器人还拥有爬坡技能，并且可以在不同纹理的表面行进，包括玻璃、泡沫睡垫、混凝土人行道。论文一作杨秀峰说，未来这个微型机器人可能还会应用于各种场景，比如协助完成人工授粉、环境监测、进行基础设施的检查、完成自然灾害后的搜救任务等。

分别来自麻省理工学院和哈佛大学的机器人专家瑞安•特鲁比(Ryan Truby)和李曙光(Shuguang Li)在附带的一篇评论中写道，RoBeetle是“一个令人兴奋的微型机器人里程碑”，但他们认为这个微型机器人还有进步的空间，比如它现在只能连续向前运动，这会限制它执行复杂任务的能力。

值得一提的是，论文一作是来自南加州大学的研究员杨秀峰，本科和硕士均就读于华中科技大学。2015年开始，杨秀峰在南加州大学担任研究助理，并于今年5月获得机械工程博士学位。他在机电设计和控制方面拥有深厚的研究背景，推动了尖端移动机器人领域的发展。同时，杨秀峰也是跨学科机器人领域有力的贡献者和组织者。

杨秀峰也曾发表过多项微型机器人相关研究。2019年10月，微型昆虫飞行机器人“Bee+”曾刊登在《IEEE机器人与自动化快报》，并入围IROS 2019最佳论文奖提名。

责任编辑：Carrick

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