智東西 7 月 7 日消息，據(jù)美國媒體 Tech Xplore 報道，近日，加州大學伯克利分校（University of California，Berkeley）的一個研究小組，利用昆蟲粘性腳墊背后的靜電粘附原理，升級其研發(fā)的昆蟲級軟體機器人，可以成功穿越如迷宮等復雜地形。
這種小型昆蟲級軟體機器人速度也很快，穿過 120 厘米迷宮耗時 5.6 秒，超常見昆蟲水平。
這種昆蟲級軟體機器人僅使用電池供電時，可以攜帶氣體傳感器工作 19 分 31 秒。由于設(shè)計簡單，即使被 120 磅重的人踩到，這種機器人也能保持完好。
該研究論文題目為《靜電腳墊使具有軌跡控制的敏捷昆蟲級軟體機器人成為可能（Electrostatic footpads enable agile insect-scale soft robots with trajectory control）》，于 6 月 30 日發(fā)表在《科學：機器人學》上。
論文鏈接：
https://robotics.sciencemag.org/content/6/55/eabe7906
01. 蟑螂大小，攻克敏捷性和軌跡控制難題
對于沒有剛性結(jié)構(gòu)來支持快速操作的軟體機器人來說，要實現(xiàn)擁有敏捷性和軌跡控制能力，非常具有挑戰(zhàn)性。
加州大學伯克利分校的機械工程教授林立偉（Liwei Lin）說：“如今最大的挑戰(zhàn)之一，是制造能保留更大機器人的能源能力和控制能力的小型機器人。對于大型機器人，裝載大號電池和控制系統(tǒng)很簡單。但是當試著把機器人各部件不斷縮小尺寸時，這些設(shè)備對機器人來說就變得很難攜帶，會使機器人移動得非常緩慢?！?/p>
加州大學的這個研究小組在 2019 年就設(shè)計過一種類似蟑螂大小的機器人。
該機器人由一種薄的分層壓電薄膜材料構(gòu)成，當施加電壓時，這種材料會彎曲和收縮，可以實現(xiàn)以每秒移動約自身長度 20 倍的速度或約每小時 1.5 英里的速度在平坦的表面上疾馳，幾乎和活體蟑螂本身的速度一樣，甚至可以說是類似昆蟲大小的機器人中速度最快的一種。
02. 加個腳墊，機器人軌跡完全可控
林立偉談到：“我們最初的這種機器人可以移動非?？欤覀冋娴臒o法控制機器人向左或向右，很多的時候機器人是隨機移動的。因為有時輕微制造差異，導致機器人不對稱，它會偏向一邊?！?/p>
在最近的研究中，研究小組給他們昆蟲級軟體機器人添加了兩個靜電腳墊。研究人員在任何一個腳墊上施加電壓，都會增加腳墊和所接觸表面之間的靜電力，使腳墊更牢固地粘在表面上，實現(xiàn)使機器人的其余身體部分圍繞腳墊旋轉(zhuǎn)。
這兩個腳墊可以讓操作者完全控制機器人的軌跡，實現(xiàn)機器人在向心加速度超過大多數(shù)昆蟲的情況下成功轉(zhuǎn)彎。
03. 超常見昆蟲表現(xiàn)，5.6 秒通過 120 厘米迷宮軌道
為了展示這款昆蟲級軟體機器人的敏捷性，研究團隊拍攝了機器人在樂高迷宮中行走的過程，同時機器人還攜帶一個小型氣體傳感器，這樣就可以感知何時需要轉(zhuǎn)彎來避免掉落的碎片。機器人最終成功用 5.6 秒通過迷宮中一條 120 厘米的軌道。
▲ 昆蟲級軟體機器人穿過樂高迷宮
林立偉說，這樣小巧、健壯的機器人可能是進行搜救行動或調(diào)查其他危險情況下的理想選擇，例如用來檢查可能的氣體泄漏。
研究小組通過一根小電線實現(xiàn)供電和控制，展示機器人的大部分技能。研究人員也嘗試不加外部電源，僅使用內(nèi)部電池，攜帶氣體傳感器的昆蟲級軟體機器人還可以工作 19 分 31 秒。
04. 結(jié)語：昆蟲級軟體機器人實現(xiàn)靈活運動
這種昆蟲機器人分別通過使用主體壓電薄膜的結(jié)構(gòu)共振頻率驅(qū)動和靜電腳墊實現(xiàn)快速平移和旋轉(zhuǎn)運動，結(jié)構(gòu)簡單，敏捷性和可控性高。
微型機器人可以完成大型機器人不方便完成的任務(wù)，研究人員通過不斷優(yōu)化設(shè)計，提高其實用性能，擴展微型機器人的使用范圍。
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