一個(gè)機(jī)器人朝墻傾斜或撞到玻璃盒子的景象，可能曾經(jīng)在哈佛大學(xué)約翰保爾森工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院（SEAS）的哈佛微機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室（Harvard Microrobotics Laboratory）的研究人員中引發(fā)恐慌，但不會(huì)再有了。

 

　　海洋研究所和懷斯生物靈感工程研究所的研究人員開發(fā)出了一種彈性機(jī)器人，這種機(jī)器人由柔軟的人造肌肉驅(qū)動(dòng)，可以撞到墻壁，掉到地板上，與其他機(jī)器人相撞而不會(huì)受損。這是第一個(gè)用軟驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的微型機(jī)器人實(shí)現(xiàn)控制飛行。

 

　　前海洋研究生和博士后、論文第一作者陳玉鳳（音譯）說(shuō)：“在微機(jī)器人領(lǐng)域，人們大力推動(dòng)用軟驅(qū)動(dòng)器制造移動(dòng)機(jī)器人，因?yàn)樗鼈兙哂泻軓?qiáng)的彈性。”然而，該領(lǐng)域的許多人一直懷疑它們是否可以用于飛行機(jī)器人，因?yàn)檫@些執(zhí)行器的功率密度還不夠高，而且眾所周知，它們很難控制。我們的驅(qū)動(dòng)器具有足夠高的功率密度和可控性，可以實(shí)現(xiàn)懸停飛行。”這項(xiàng)研究發(fā)表在《自然》雜志上。

 

　　為了解決功率密度問題，研究人員在David Clarke實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的電驅(qū)動(dòng)軟驅(qū)動(dòng)器的基礎(chǔ)上進(jìn)行了研究，David Clarke是Tarr家族的延伸材料教授這些軟驅(qū)動(dòng)器是由介電彈性體制成的，這種軟材料具有良好的絕緣性能，在施加電場(chǎng)時(shí)會(huì)變形。

 

　　通過(guò)提高電極的導(dǎo)電性，研究人員能夠在500赫茲的頻率下操作執(zhí)行器，與以前類似機(jī)器人中使用的剛性執(zhí)行器相當(dāng)。處理軟執(zhí)行器時(shí)的另一個(gè)挑戰(zhàn)是，系統(tǒng)往往會(huì)發(fā)生屈曲并變得不穩(wěn)定為了解決這一難題，研究人員建造了一個(gè)帶有垂直約束螺紋的輕型機(jī)身，以防止執(zhí)行機(jī)構(gòu)屈曲。

 

　　在這些小型機(jī)器人中，軟驅(qū)動(dòng)器可以很容易地組裝和更換為了展示各種飛行能力，研究人員建立了幾種不同的軟動(dòng)力機(jī)器人模型雙翼模型可以從地面起飛，但沒有額外的控制。四翼雙作動(dòng)器模型可以在雜亂的環(huán)境中飛行，在一次飛行中克服多次碰撞。

 

　　“小型、低質(zhì)量機(jī)器人的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它們能抵抗外部沖擊，”伊麗莎白·法雷爾·赫爾布林（Elizabeth Farrell Helbling）說(shuō)，她以前是海洋研究生，也是該文章的合著者。軟驅(qū)動(dòng)器提供了一個(gè)額外的好處，因?yàn)樗葌鹘y(tǒng)的驅(qū)動(dòng)策略更好地吸收沖擊。這將在潛在的應(yīng)用中派上用場(chǎng)，例如在廢墟中飛行執(zhí)行搜索和救援任務(wù)。”
 

 

　　一個(gè)八翼四執(zhí)行器模型演示了控制懸停飛行，這是第一個(gè)軟動(dòng)力飛行微型機(jī)器人。下一步，研究人員的目標(biāo)是提高軟動(dòng)力機(jī)器人的效率，它仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于傳統(tǒng)的飛行機(jī)器人。

 

　　“具有肌肉樣特性和電激活的軟執(zhí)行器是機(jī)器人領(lǐng)域的一大挑戰(zhàn)，”WYSS生物激勵(lì)工程研究所的核心教員、海洋工程和應(yīng)用科學(xué)的查爾斯河教授、論文的資深作者羅伯特·伍德說(shuō)。如果我們能制造出高性能的人造肌肉，那么天空就是我們制造機(jī)器人的極限。”