北航團隊設計出能夠彈跳自身長度87倍的微型機器人

盡管跳蚤是令人討厭的害蟲，但應該表揚的地方還是需要表揚 —— 這些只有3毫米長的微小生物一次跳躍可以跳到330毫米，該距離幾乎是它們身體長度的100倍。近日，北京航空航天大學研發(fā)的一個微型機器人也實現(xiàn)了類似的壯舉，相關研究成功于3月24日發(fā)表在《IEEE機器人與自動化快報》上。

參與這項研究的北京北航大學博士三年級學生Ruide Yun說：“我們受到了自然界跳蚤的啟發(fā)，盡管跳蚤體型很小，但它們可以釋放出巨大的潛力，跳躍距離接近身體長度的100倍。機器人領域還沒有人能夠實現(xiàn)這一壯舉?！?/p>

為了獲得類似的跳躍能力，機器人必須能夠同時釋放大量能量，因此Yun和他的同事創(chuàng)造了一個有點像微型活塞發(fā)動機的機器人。

但是，發(fā)動機不是依靠燃料的燃燒，而是在活塞室內的正極和負極之間釋放高壓放電，加熱活塞內的空氣并使其膨脹。排放結束后，腔室內的空氣冷卻，活塞返回其原始位置，等待下一次排放。“通過如此循環(huán)，可以獲得往復運動，驅動機器人爬行和跳躍，”Yun解釋道。

在一系列實驗中，該機器人能夠跳到296.25毫米和156.28毫米，這相當于跳得比它自己的身長和身高分別高出87倍和45倍。

由于活塞發(fā)射時腿與地面之間的不對稱摩擦，機器人還能夠爬行。在本研究中，它在平坦表面上的爬行速度超過每秒46個身體長度。

Yun說：“我們最初的實驗只是為了驗證這種新穎的驅動方法，但我們從未想過機器人會像天然跳蚤一樣跳得這么高，同時也表現(xiàn)出良好的爬行性能?！?/p>

Yun說，基于機器人的毫米大小、快速爬行速度和良好的環(huán)境適應性，它可能對未來的一系列潛在探測和偵察應用有用，甚至可以作為研究跳蚤等小昆蟲的手段——這正是機器人背后的靈感來源。

然而，這項工作仍處于早期階段，在實現(xiàn)其現(xiàn)實世界的應用之前，當前原型存在許多局限性需要解決。目前的原型必須用電線連接起來，才能達到跳躍和爬行的高電壓，而且它仍然缺乏轉向能力。

Yun說：“接下來，我們將進行研究，幫助機器人擺脫電線的限制，實現(xiàn)自由跳躍和爬行，我們將結合多個驅動器，實現(xiàn)機器人的可控跳躍和爬行?！彼赋觯搱F隊可能會探索使用致動器來控制機器人的運動。

論文鏈接：

https://ieeexplore.ieee.org/document/10080980

審核編輯 ：李倩