西北大學(xué)的工程師開發(fā)了有史以來最小的遙控行走機(jī)器人——它以一只可愛的小偷腳趾蟹的形式出現(xiàn)。
這只小螃蟹只有半毫米寬，可以彎曲、扭曲、爬行、行走、轉(zhuǎn)身甚至跳躍。研究人員還開發(fā)了類似于英寸蠕蟲、蟋蟀和甲蟲的毫米大小的機(jī)器人。雖然目前這項(xiàng)研究是探索性的，但研究人員認(rèn)為，他們的技術(shù)可能會(huì)使該領(lǐng)域更接近于實(shí)現(xiàn)可以在密閉的空間內(nèi)執(zhí)行實(shí)際任務(wù)的微型機(jī)器人。
該研究將于周三（5月25日）發(fā)表在《科學(xué)機(jī)器人學(xué)》雜志上。去年9月，同一團(tuán)隊(duì)推出了一個(gè)有翼微芯片，這是有史以來最小的人造飛行結(jié)構(gòu)。
JohnA說，機(jī)器人是一個(gè)令人興奮的研究領(lǐng)域，微尺度機(jī)器人的開發(fā)是學(xué)術(shù)探索的有趣話題。羅杰斯，他領(lǐng)導(dǎo)了實(shí)驗(yàn)工作。你可能會(huì)想象微機(jī)器人是修理或組裝工業(yè)中小型結(jié)構(gòu)或機(jī)器的代理人，或者作為手術(shù)助理，以清除堵塞的動(dòng)脈，停止內(nèi)出血或消除癌癥腫瘤——所有這些都是微創(chuàng)手術(shù)。
領(lǐng)導(dǎo)理論工作的黃永剛補(bǔ)充說，我們的技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)各種受控運(yùn)動(dòng)模式，并能以每秒一半身體長(zhǎng)度的平均速度行走。對(duì)于地面機(jī)器人來說，在如此小的規(guī)模上實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)非常具有挑戰(zhàn)性。
作為生物電子學(xué)的先驅(qū)，羅杰斯是西北大學(xué)麥考密克工程學(xué)院和范伯格醫(yī)學(xué)院的材料科學(xué)與工程、生物醫(yī)學(xué)工程和神經(jīng)外科的路易斯·辛普森和金伯利·奎里教授，也是奎里·辛普森生物電子學(xué)研究所（QSIB）的主任。Huang是McCormick的Jan和MarciaAchenbach機(jī)械工程和土木和環(huán)境工程教授，也是QSIB的關(guān)鍵成員。
螃蟹比跳蚤小，不由復(fù)雜的硬件、液壓或電力驅(qū)動(dòng)。相反，它的力量在于它身體的彈性彈性。為了建造機(jī)器人，研究人員使用了一種形狀記憶合金材料，這種材料在加熱時(shí)會(huì)變成“記住”的形狀。在這種情況下，研究人員使用掃描激光束在機(jī)器人身體的不同目標(biāo)位置快速加熱。薄薄的玻璃涂層在冷卻時(shí)彈性地將相應(yīng)部分的結(jié)構(gòu)恢復(fù)為變形形狀。
當(dāng)機(jī)器人從一個(gè)階段變換到另一個(gè)階段時(shí)——變形為記憶中的形狀，然后又回來——它會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。激光不僅遠(yuǎn)程控制機(jī)器人激活機(jī)器人，激光掃描方向還決定機(jī)器人的行走方向。例如，從左到右掃描會(huì)導(dǎo)致機(jī)器人從右向左移動(dòng)。
Rogers解釋說，由于這些結(jié)構(gòu)太小了，冷卻速度非?？?。事實(shí)上，縮小這些機(jī)器人的尺寸可以讓它們跑得更快。
為了制造如此小的生物，Rogers和Huang轉(zhuǎn)向了他們八年前引入的一種技術(shù)——一種受兒童彈出式書啟發(fā)的彈出式組裝方法。
首先，該團(tuán)隊(duì)以平坦的平面幾何形狀制作了步行螃蟹結(jié)構(gòu)的前身。然后，他們將這些前體粘合到略微拉伸的橡膠襯底上。當(dāng)拉伸的基質(zhì)松弛時(shí)，會(huì)發(fā)生受控屈曲過程，導(dǎo)致螃蟹“彈出”成精確定義的三維形式。
通過這種制造方法，西北團(tuán)隊(duì)可以開發(fā)各種形狀和尺寸的機(jī)器人。那么，為什么是偷窺螃蟹？我們可以為此感謝Rogers和Huang的學(xué)生。
