超轻机器人昆虫使用柔软的人造肌肉来移动——在被苍蝇拍拍扁后幸存下来

时间:2019-12-27 19:10 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

超轻机器人昆虫使用柔软的人造肌肉来移动——在被苍蝇拍拍扁后幸存下来

EPFL的研究人员已经开发出一种超轻的机器人昆虫,它利用柔软的人造肌肉在不同的地形上以每秒3厘米的速度移动。它可以被折叠或压碎,但仍可以继续移动。

想象一下,一群机器人昆虫在我们周围移动,执行各种任务。这听起来可能像科幻小说,但实际上比你想象的更有道理。

EPFL工程学院的研究人员已经开发出一种柔软的机器人昆虫,它由人造肌肉以每秒3厘米的速度推进。

该团队开发了这款软体机器人的两个版本,称之为DEAnsect。第一种是用超薄电线拴起来的,非常结实。它可以折叠,可以用苍蝇拍拍,也可以被鞋子压扁,而不会影响它的移动能力。第二款是完全无线自主的无绳模型,重量不到1克,背着电池和所有电子元件。这种智能昆虫的大脑装有一个微控制器,眼睛是光电二极管,可以识别黑白图案,DEAnsect可以根据地面上画的任何线来辨别。

超轻机器人昆虫使用柔软的人造肌肉来移动——在被苍蝇拍拍扁后幸存下来

DEAnsect是由EPFL软传感器实验室(LMTS)的一个团队开发的,该团队与集成执行器实验室(LAI)以及来自法国Cergy-Pontoise大学的同事一起工作。这项研究发表在2019年12月18日的《科学机器人》杂志上。

推进振动

DEAnsect配备了介电弹性体执行器(DEAs),这是一种头发一样薄的人造肌肉,通过振动来推动它前进。这些死亡是昆虫如此轻巧的主要原因。它们也使它能够在不同类型的地形上移动,包括起伏的表面。

人造肌肉由夹在两个软电极之间的弹性薄膜构成。当施加电压时,电极相互吸引,压缩薄膜,当电压关闭时,薄膜恢复到最初的形状。昆虫的三条腿上都有这样的肌肉。运动是通过非常快地开关电压来产生的每秒超过400次。

超轻机器人昆虫使用柔软的人造肌肉来移动——在被苍蝇拍拍扁后幸存下来

该团队使用纳米制造技术,通过减少弹性体膜的厚度和开发只有几个分子厚的柔软、高导电性电极,使人造肌肉能够在相对较低的电压下工作。这一巧妙的设计使研究人员大大减小了电源的尺寸。DEAs的工作电压一般为几千伏,这就需要一个很大的电源装置。LMTS主任Herbert Shea解释道。“我们的设计使这个仅重0.2克的机器人能够背起它所需要的一切东西。”这项技术为DEAs在机器人领域的广泛应用开辟了新的可能性,它可以用于成群的智能昆虫,可以用于检查或远程维修,甚至可以通过派遣一个机器人到昆虫群落中生活来更深入地了解昆虫群落。

“我们目前正在与斯坦福大学合作开发一个完全不受束缚的软版本,”谢伊说。从长远来看,我们计划为这些昆虫安装新的传感器和发射器,这样它们就能彼此直接交流了。

参考文献:“由低压介质弹性体驱动器驱动的自主无栓快速柔性机器人昆虫”Ji小斌,Liu Xinchang, Vito Cacucciolo, Matthias Imboden, Yoan Civet, Alae El Haitami, Sophie Cantin, Yves Perriard and Herbert Shea, 2019年12月18日,科学机器人。

DOI: 10.1126 / scirobotics.aaz6451

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