我國(guó)研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)仿生“昆蟲(chóng)”微型動(dòng)力技術(shù)突破

仿生機(jī)“昆蟲(chóng)”在災(zāi)后救援、大型機(jī)械設(shè)備維修等場(chǎng)景中取得了巨大成就，行業(yè)一直在尋找適應(yīng)的高效動(dòng)力設(shè)備。北京航空航天大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)了微型動(dòng)力技術(shù)的新突破，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了仿生“昆蟲(chóng)”，完成了昆蟲(chóng)尺寸(2厘米)機(jī)器人脫線可控爬行。相關(guān)成果近日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然通信》發(fā)布。

圖為北航科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的微型機(jī)器“昆蟲(chóng)”。(受訪者提供圖片)

在一堆小石頭之間，這種四足機(jī)“昆蟲(chóng)”行動(dòng)強(qiáng)大，穿梭自如，就像甲殼蟲(chóng)一樣。共同通信作者、北航能源與動(dòng)力工程學(xué)院教授閆曉軍表示，該機(jī)“昆蟲(chóng)”體長(zhǎng)2厘米，寬1厘米，重1.76克，垂直投影面積只有2個(gè)指甲蓋，具有快速移動(dòng)、高負(fù)荷、無(wú)線可控等特點(diǎn)。

雖然尺寸小，但有各種各樣的“五臟”。其中，動(dòng)力裝置是機(jī)器人的“心臟”。一般機(jī)器人一般由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，對(duì)供能要求較高。但微型機(jī)器人的室內(nèi)空間不足以承載大容量電池，需要連接電線才能持續(xù)供電，因此其自由移動(dòng)受到限制。經(jīng)過(guò)多年的研究，北航科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種基于直線驅(qū)動(dòng)和軟鉸鏈驅(qū)動(dòng)的新型動(dòng)力系統(tǒng)，使微型機(jī)器人能夠成功擺脫電機(jī)和外部電線。

圖為北航科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的微型機(jī)器“昆蟲(chóng)”爬行動(dòng)圖。(受訪者提供圖片)

我們將能源、控制、通信和傳感系統(tǒng)植入機(jī)器‘昆蟲(chóng)’中。直線驅(qū)動(dòng)器將‘體內(nèi)’小電池輸入電能，轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，向外輸出機(jī)械振動(dòng)；軟鉸鏈傳動(dòng)裝置將機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)化為機(jī)器的‘昆蟲(chóng)’腿部周期振動(dòng)，從而帶動(dòng)整個(gè)身體實(shí)現(xiàn)高頻彈跳。”團(tuán)隊(duì)成員、北航助理教授劉志偉說(shuō):“一般來(lái)說(shuō)，‘體內(nèi)’微電池可以完成電生磁，促進(jìn)一側(cè)磁鐵的振動(dòng)，然后促進(jìn)腿部關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)?！?/p>

北航博士生和團(tuán)隊(duì)成員詹文成表示，研究團(tuán)隊(duì)還設(shè)計(jì)了模仿生命的飛行姿勢(shì)，通過(guò)機(jī)器“昆蟲(chóng)”步頻和步幅的自適應(yīng)調(diào)整，在高負(fù)荷下實(shí)現(xiàn)快速爬行；基于機(jī)器“昆蟲(chóng)”腿部振動(dòng)頻率差的控制措施，提出了精確控制運(yùn)動(dòng)軌跡的措施。

閆曉軍表示，這項(xiàng)微型動(dòng)力技術(shù)的成功研發(fā)有望促進(jìn)微型機(jī)器人的大規(guī)模開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，幫助災(zāi)后救援、大型機(jī)械設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施損壞檢查等。

題目：“新突破！祝賀我們的科學(xué)家”

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