东方时讯网研究人员在开发能够在机械、农业和搜救环境中常见的狭小空间内执行任务的昆虫大小的跳跃机器人方面取得了重大飞跃。
由机械科学和工程学教授SamehTawfick领导的一项新研究展示了一系列咔嗒声甲虫大小的机器人，这些机器人小到可以适应狭小的空间，强大到足以越过障碍物，并且速度快到足以与昆虫的快速逃生时间相匹配。
研究结果发表在美国国家科学院院刊上。
诺伊大学和普林斯顿大学的研究人员在过去十年中研究了响尾蛇的解剖学、力学和进化。2021年的一项研究发现，响铃甲虫胸腔内盘绕的肌肉的快速屈曲(弹性能量的快速释放)被触发，使它们能够在空气中推动自己的身体长度的许多倍，作为一种在翻倒时使自己恢复原状的方法他们的背影。
Tawfick说：“小型机器人面临的一大挑战是找到一种体积小但功能强大的设计，可以绕过障碍物或快速逃离危险环境。”
在这项新研究中，Tawfick和他的团队使用了微型盘绕致动器——类似于动物的肌肉——拉动梁形机构，使其缓慢弯曲并储存弹性能量，直到它自发释放和放大，从而推动机器人向上移动。
“这个过程称为动态屈曲级联，与点击甲虫的解剖结构相比很简单，”Tawfick说。“然而，在这种情况下，简单是好的，因为它允许我们以这种小规模工作和制造零件。”
在生物进化和数学模型的指导下，该团队构建并测试了四种设备变体，着陆了两种无需人工干预即可成功跳跃的配置。
“展望未来，我们对下一代这些机器人的确切设计没有固定的方法，但这项研究为这项技术的进化埋下了种子——一个类似于生物进化的过程，”Tawfick说。
该团队设想这些机器人可以进入狭窄空间，以帮助对涡轮机和喷气发动机等大型机器进行维护，例如，通过拍照来识别问题。
“我们还想象昆虫规模的机器人在现代农业中很有用，”Tawfick说。“科学家和农民目前使用无人机和漫游车来监测农作物，但有时研究人员需要一个传感器来触摸植物或拍摄非常小规模特征的照片。昆虫规模的机器人可以做到这一点。”
英国伯明翰大学研究人员;牛津大学;德克萨斯大学达拉斯分校也参与了这项研究。
这篇论文的标题是“由动态屈曲级联实现的昆虫级跳跃机器人”。