化學(xué)燃料為微型機(jī)器人提供超強(qiáng)動(dòng)力！

近年來(lái)，隨著科技的飛速發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)在各個(gè)行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。機(jī)器人不僅在生產(chǎn)制造領(lǐng)域發(fā)揮著巨大作用，還在醫(yī)療保健、航空航天、軍事防務(wù)等領(lǐng)域展現(xiàn)出了強(qiáng)大的潛力。而與此同時(shí)，微型機(jī)器人也逐漸成為科技產(chǎn)業(yè)中備受矚目的一環(huán)。

在自然界中，我們常?？梢钥吹?，昆蟲(chóng)的力量和耐力與其嬌小的身軀不相稱(chēng)，以螞蟻為例，它可以攜帶10—50倍于自身重量的東西。然而，昆蟲(chóng)大小的微型機(jī)器人卻很難如昆蟲(chóng)般靈活有力，這是因?yàn)槲⑿蜋C(jī)器人的動(dòng)力傳輸和動(dòng)力轉(zhuǎn)換問(wèn)題還尚未得到解決。日前，美國(guó)康奈爾大學(xué)研究人員將柔性微致動(dòng)器與高能量密度化學(xué)燃料相結(jié)合，制造出一種昆蟲(chóng)大小的燃料驅(qū)動(dòng)四足機(jī)器人。該項(xiàng)目由康奈爾大學(xué)工程學(xué)院機(jī)械和航空航天工程副教授Robert Shepherd負(fù)責(zé)。

該四足機(jī)器人大小只有2.54厘米長(zhǎng)，重約325毫克，由阻燃樹(shù)脂3D打印而成，它們的身體包含一對(duì)獨(dú)立的燃燒室，通向四個(gè)作為腳的致動(dòng)器。每個(gè)致動(dòng)器都是一個(gè)中空的圓柱體，底部覆蓋著一塊硅膠，就像鼓皮一樣。這些執(zhí)行器能達(dá)到9.5牛的力，而類(lèi)似大小的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人只能達(dá)到0.2牛。

機(jī)器人使用機(jī)外電子設(shè)備在燃燒室中產(chǎn)生火花，以點(diǎn)燃預(yù)混合的甲烷和氧氣。由此產(chǎn)生的燃燒反應(yīng)使驅(qū)動(dòng)器上的鼓皮膨脹，機(jī)器人彈到空中。只需要一點(diǎn)燃料和一些高頻火花，機(jī)器人就能在地面上飛馳而過(guò)。多一點(diǎn)燃料，少一點(diǎn)火花，機(jī)器人就會(huì)減速跳躍。當(dāng)燃料完全打開(kāi)，給機(jī)器人一個(gè)大的火花，它會(huì)在空中跳躍高約60厘米，大約是它身體長(zhǎng)度的20倍。

機(jī)器人微致動(dòng)器的工作頻率大于100赫茲，實(shí)現(xiàn)140%的位移，并展示了22倍于其自重的有效載荷。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕和改變?nèi)剂陷斎耄僮鲉T可以調(diào)整火花的速度和頻率，或進(jìn)行實(shí)時(shí)燃料供給，觸發(fā)響應(yīng)的動(dòng)態(tài)范圍。

羅伯特教授指出，由化學(xué)燃料提供動(dòng)力運(yùn)動(dòng)的微型機(jī)器人目前還無(wú)法實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)。研究人員計(jì)劃將更多的執(zhí)行器串聯(lián)成并行陣列，這樣它們就可以在宏觀尺度上產(chǎn)生非常精細(xì)和非常有力的關(guān)節(jié)。研究人員還計(jì)劃講體外連接氣體燃料轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)器人自身攜帶燃料裝置和電子設(shè)備，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造一個(gè)不受束縛的機(jī)器人。