一些顶尖的机器人设计常常受到自然界生物的启发。最近,工程师们以蟑螂为原型,开发出了一种小巧且快速移动的机器人。这种机器人的速度和抗压能力几乎与生物体相媲美。
这个尚未命名的软体机器人大小仅相当于一张邮票,能够以每秒20个体长的速度移动,并能承受相当于自身重量百万倍的压力。它的重量不足十分之一克,却能承受相当于约60公斤或132磅的重压,之后还能迅速恢复并继续前行。
负责这项研究的科学家指出:“大多数小型机器人都非常脆弱。如果你不小心踩到它们,机器人很可能会被损坏。然而,这款机器人即使承受更大的压力也能正常工作。”这种机器人的耐用性部分源于其简单的构造。它由聚偏二氟乙烯(PVDF)薄片制成,这是一种压电材料,在微弱的交流电作用下会产生形变。这种形变正是驱动机器人前进的方式——通过增加前腿和弹性聚合物层,科学家们使材料以促进其前进的方式弯曲。
研究人员尝试了不同长度的机器人(从10毫米到30毫米),并调整电流的频率和电压来改变机器人的运行速度。当电压为200伏特,频率为850赫兹时,一个10毫米长的机器人能够以每秒20厘米的速度高速移动。如你从照片中所见,这个奔跑的机器人可以轻松攀爬陡峭的斜坡,迅速穿过细小的管道,甚至可以携带超过自身重量六倍的物体(一个花生被固定在机器人顶部)。
目前,这种机器人还需要连接外部电源,但未来的版本将采用小型电池供电。
尽管这样的设计令人赞叹,但它也具有实际应用价值。微型机器人在探索危险和不稳定的灾难现场时表现尤为出色。一位来自中国电子科技大学的研究人员表示:“例如,在地震发生后,大型机械或动物很难进入废墟中寻找幸存者,因此我们需要一个灵活且坚固的小型机器人。”
为此,研究团队正致力于在现有设计基础上加入气体传感器,这样机器人就能进入极其狭小的空间,检查是否有潜在的生命威胁气体泄漏。当然,这只是研究人员计划对这种软体机器人进行改进的一部分。他们还希望开发出一种机制,使机器人在探索周围环境时能够自动避开障碍物。
近年来,生物学与机器人学之间的界限变得越来越模糊,微型机器人现在可以在活体和非生物环境中自由移动。这种特殊设计的功能才刚刚开始展现。研究人员最后总结道:“我们希望这种昆虫大小的机器人能够为追求快速和坚固的机器人应用开辟道路。”
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