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我國(guó)仿生機(jī)器昆蟲技術(shù)突破:長(zhǎng) 2cm、承載 5.5 倍質(zhì)量重物、運(yùn)動(dòng)軌跡可控

2024/5/16 16:40:42 來源:IT之家 作者:歸瀧(實(shí)習(xí)) 責(zé)編:汪淼
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IT之家 5 月 16 日消息,北京航空航天大學(xué)近日發(fā)布了閆曉軍教授團(tuán)隊(duì)在機(jī)器昆蟲方面的最新研究成果的新聞報(bào)告。

北京航空航天大學(xué)官網(wǎng)截圖

▲ 北京航空航天大學(xué)官網(wǎng)截圖

報(bào)道稱,北京航空航天大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院閆曉軍教授團(tuán)隊(duì),發(fā)明了一種用于昆蟲尺寸機(jī)器人的微型動(dòng)力系統(tǒng),并以此為基礎(chǔ),研制了一種快速機(jī)動(dòng)、高載重、無線可控的微型機(jī)器昆蟲“BHMbot,BeiHang Microrobot”(身長(zhǎng) 2 cm,重 1.76 g,含能源、控制、通訊和傳感模塊)。

相關(guān)研究成果以“A Wireless Controlled Robotic Insect with Ultrafast Untethered Running Speeds”為題在線發(fā)表于《Nature Communications》(《自然?通訊》)雜志(點(diǎn)此查看)。

BHMbot 機(jī)器昆蟲解決了微型機(jī)器人三大難題,IT之家整理如下:

微型動(dòng)力系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率提高

微型動(dòng)力系統(tǒng)中,直線式驅(qū)動(dòng)器將輸入的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,并向外輸出機(jī)械振動(dòng);柔性鉸鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將這種振動(dòng)轉(zhuǎn)換為仿生腿的周期振動(dòng)和機(jī)器昆蟲機(jī)體的高頻彈跳運(yùn)動(dòng),最終實(shí)現(xiàn)電能到動(dòng)能的高效轉(zhuǎn)換。

閆曉軍教授團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種基于直線式驅(qū)動(dòng)和柔性鉸鏈傳動(dòng)的新型動(dòng)力系統(tǒng),可以在厘米尺寸下實(shí)現(xiàn)能量的高效轉(zhuǎn)化。

北京航空航天大學(xué)官網(wǎng)官網(wǎng)詳解圖

機(jī)器昆蟲的載重能力提高

現(xiàn)有機(jī)器昆蟲存在載重后性能衰退的問題,團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種仿生奔跑步態(tài),BHMbot 機(jī)器昆蟲可以奔跑過程中通過自身步頻和步幅的自適應(yīng)調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)高載重下的快速爬行。

此外,BHMbot 機(jī)器昆蟲能夠通過跳躍頻率的增加抵消單次跳躍步幅衰減帶來的影響,當(dāng) BHMbot 承載 5.5 倍自身質(zhì)量的重物后,仍能維持 25 倍身長(zhǎng)每秒的速度。當(dāng)載重低于一定臨界值時(shí),BHMbot 機(jī)器昆蟲運(yùn)動(dòng)速度甚至可以實(shí)現(xiàn)隨載重增加而上升的趨勢(shì)。

圖源新華社報(bào)道:北航科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)的微型機(jī)器“昆蟲”

▲ 北航科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)的微型機(jī)器“昆蟲”

機(jī)器昆蟲運(yùn)動(dòng)軌跡的精確控制

團(tuán)隊(duì)針對(duì)機(jī)器控制問題,研制了厘米級(jí)的微型控制和通訊電路,在集成能源、控制和通訊模塊后,BHMbot 機(jī)器昆蟲可實(shí)現(xiàn)程序控制和遙控控制。

BHMbot 機(jī)器昆蟲通過預(yù)設(shè)程序,可以實(shí)現(xiàn)圓形、矩形和字母“BUAA”運(yùn)動(dòng)軌跡;同時(shí),操控人員可以通過電腦或手機(jī)端發(fā)送實(shí)時(shí)控制指令,采用無線遙控的方式實(shí)現(xiàn) BHMbot 機(jī)器昆蟲運(yùn)動(dòng)避障。

圖源新華社報(bào)道:北航科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)的微型機(jī)器“昆蟲”爬行動(dòng)圖

▲ 北航科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)的微型機(jī)器“昆蟲”爬行動(dòng)圖

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