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微型机器百丽宫在线网站入口人工程师:可自如

作者:百丽宫在线网站入 发布时间:2022-09-21 12:26 浏览:

百丽宫在线网站入口微型机器人工程师经常从大自然中寻找设计灵感。西北大学的一组研究人员选择了螃蟹来建造一个遥控微型机器人,它的体积小到可以轻松地在硬币边缘行走。

微型机器百丽宫在线网站入口人工程师:可自如的在硬币边缘行走(图)

根据该研究的首席研究员 John-A-Rogers 的说法,他们的工作补充了其他正在研究毫米级机器人技术的科学家甲虫车变机械人,例如可以使用鞭毛在液体介质中移动的蠕虫状结构。

百丽宫在线网站入口但据他所知,他们的螃蟹微型机器人是最小的陆地机器人,只有半毫米宽,可以在露天的固体表面上行走。

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由于形状记忆合金 (SMA) 的存在,微型机器人以摆动的方式移动。这种材料在一定温度下会发生相变,从而引起形状变化。

百丽宫在线网站入口“因此,你以初始几何形状创建材料,将其变形,然后当你加热它时,它会回到初始几何形状,”罗杰斯说。“我们使用形状变化作为机械执行器或肌肉的基础。”

为了移动机器人甲虫车变机械人,激光依次加热它的“腿”;每条腿中的形状记忆合金会因受热而弯曲,然后在冷却时恢复其原始方向。

该机器人包括三种关键材料,用于身体和四肢部分的电子级聚合物;SMA,构成“运动”部分;和一层薄薄的玻璃,作为外骨骼赋予结构刚性。然而,罗杰斯补充说,它们并不受这些特定材料的限制,他的团队正在研究如何集成半导体材料和其他类型的导体。

百丽宫在线网站入口对于运动,研究人员使用了机器人身体上激光束的焦点。“每当激光束照亮机器人的形状记忆合金部分时,你就会引发相变和相应的运动,”罗杰斯说甲虫车变机械人,“当激光束被移除时,你会得到快速冷却,肢体会恢复到变形几何形状。 " 因此,扫描机器人身体上的激光点会依次激活各个关节,从而建立步态和运动方向。

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虽然这种方法有其优势,但罗杰斯希望探索更多选择。“使用激光,你需要某种光学通路......但这取决于你希望机器人使用哪种方法,这是否可行,”罗杰斯说。

这不是罗杰斯第一次参与制造亚毫米级机器人。他的实验室已经开发出类似于蠕虫和甲虫的微型结构,甚至还开发了一种带翅膀的微芯片,它使用与风传播种子相同的原理在空气中被动移动。

2015 年,罗杰斯和他的同事还发表了一篇关于使用剪纸(日本的剪纸艺术甲虫车变机械人,例如在弹出式书籍中看到的艺术)的概念来设计他们的机器人的论文。

他们使用由硅晶片支持的高保真多层图案材料堆叠,虽然这些材料非常适合集成电路,但它们“不适合机器人技术甲虫车变机械人,”罗杰斯说,因为它们是平面的。为了让他们进入第三维度,研究剪纸的原理是一个起点。

正如罗杰斯强调的那样,他们的研究目前纯粹是探索性的,试图将一些额外的想法带入微型机器人工程。“我们可以移动这些机器人,让它们朝不同的方向行走,但它们不执行特定的任务,”他说。

例如,尽管螃蟹机器人有爪子,但这些爪子仅用于视觉目的,它们不会移动或抓取物体。“创造执行任务的能力将是该领域研究的下一步,”他说。不过,就目前而言,制作多材料 3D 结构和使用 SMA 进行双向驱动是他的团队对社区研究可扩展性的两个关键贡献。

为了进一步探索,他和他的同事正在考虑如何在这种规模上增加抓握或操纵物体的能力,以及为机器人增加微电路、数字传感器和无线通信。例如,机器人之间的通信可以让它们作为一个群体运作。

另一个工作领域是添加某种本地电源,例如由光伏供电,带有微控制器以按时间顺序提供局部加热以控制运动。

在潜在应用方面,罗杰斯设想这种微型机器人将有助于在狭窄空间内工作,主要用于微创手术,在较小程度上用于制造其他微型机器的车辆。

百丽宫在线网站入口但他也想小心行事。“我不想夸大我们所做的事情。很容易陷入这些机器人进入人体并在医学上做一些强大的事情的错觉。但这就是我们想要做的事情,也是我们很多人的驱动力。工作。


 

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