這比螞蟻還小的機器人,不用電就能跑

螞蟻雖小,但團體出動起來就不容小覷,看過《蟻人》就明白。現在,科學家做出了一款長 2 毫米,寬 1.8 毫米,厚 0.8 毫米,重 5 毫克的機器人, 比一般的螞蟻都還要小。

 

這比螞蟻還小的機器人,不用電就能跑

這是由喬治亞理工學院團隊研製的名為 「微型鬃毛機器人(micro-bristle-bot)」的微型機器人

由於體型微小,機器人人無法用一般電池來驅動。為此,研究團隊為機器人設計了一系列看起來就像鬃毛一樣的「腳」。當機器人接受到特定頻率的振動,這些鬃毛一般的腳就會因此產生運動。

「隨著微型鬃毛機器人進行上下運動,經過特別設計的腳會將這種垂直運動轉換為一種具有特定方向的運動。

我們在設計機器人的腳的時候,已經考慮其形態對運動方向的影響,確保機器人可根據振動來進行特定方向的移動。」

喬治亞理工學院的研究團隊這樣說明。

這比螞蟻還小的機器人,不用電就能跑

也就是說,這些微小的機器人不用電來驅動,而是借助特定頻率的振動。而這些振動的來源,可以是壓電致動器、超聲波或是揚聲器,一切在於研究人員如何設計「鬃毛」的形態。

為了找出更好的形態,論文第一作者 DeaGyu Kim 製造了數百種不同的機構原型。目前,這款機器人有兩種版本,一種有四隻腳,另一種則有六隻腳。

這比螞蟻還小的機器人,不用電就能跑

在使用壓電致動器的情況下,壓電致動器在受到電流後會產生振動,進而驅動機器人的行動;反轉過來,當壓電致動器受到振動,也可以產生電流。

《科學》於上個月曾報導的「蜜蜂機器人」的「飛行肌肉」也基於壓電致動器。當電流通過陶瓷條,後者會產生振動,並成為翅膀的驅動。

這比螞蟻還小的機器人,不用電就能跑

而對於「鬃毛機器人」來說,壓電制動機除了可以用作振動源,另外也可用作一種電源來源。

當另有振波來源驅動機器人,這些振波也可以成為壓電致動器產生電流的驅動,後者產生的電流也成為驅動「鬃毛機器人」上感測器的電力來源。

雖然這些機器人自身只有 2 毫米長,但每秒卻可以自身長度 4 倍的距離移動。

這比螞蟻還小的機器人,不用電就能跑

目前,研究團隊正常嘗試解決機器人的兩個缺點,第一是較長的製作週期,其二則是尋找控制機器人定向移動的解決方案。

從製作來說,團隊透過 3D 列印機來製造這種微型機器人,結合了名為 TPP 的處理技術,用紫外線在特殊的樹脂材料上「寫」出想要的機器人形態,然後將剩下不需要的部分沖刷走。

現在更像是手寫,而不是印刷。整個製作的流程還是有點久,所以我們正在尋找可以批量製作的方法,一次生產數百數千個機器人。

至於第二個問題,研究團隊目前在嘗試將用兩隻對振動頻率敏感略有差異的微型機器人結合使用。

一旦成功做出可完全控制的機器人,我們想像下各種有趣的可能性。

這比螞蟻還小的機器人,不用電就能跑

研究團隊指出,此前其它研究人員研製出的以磁力驅動的微型機器人,雖然可集體控制,但它們在個別運動控制上卻是無能為力,因此這將是「鬃毛機器人」的優勢所在。

對於「鬃毛機器人」的未來,研究團隊考慮將它們用作環境感測器(鑑於其無須用電,可長期待機觀察週遭環境),或是進一步研發成為進入人體的醫療機器人。

現在,團隊為這些微型機器人在實驗室裡建立了一個「遊樂場」,探索它們的可能性。

「我們會從學習螞蟻的集體行為開始,並將其應用在我們的小機器人上。這些小機器人現在在實驗室裡雖然走得不錯,但想要走到真實的世界,還需要一段很長的時間。」

  • 本文授權轉載自:ifanr

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