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2020年01月15日 | 英美瑞士三國(guó)4大微型機(jī)器人盤點(diǎn),最輕僅259毫克,靠太陽(yáng)能飛行

發(fā)布者:平和寬容 來(lái)源: 智東西作者: Lemontree 手機(jī)看文章 掃描二維碼
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導(dǎo)語(yǔ):世界各國(guó)在微型機(jī)器人領(lǐng)域已經(jīng)取得了不少研究成果,“昆蟲(chóng)”機(jī)器人可以檢修管道,“螞蟻”機(jī)器人能夠翻越路障,“蜜蜂”機(jī)器人靠太陽(yáng)能飛行。

最近,瑞士聯(lián)邦理工、哈佛機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室、英國(guó)謝菲爾德大學(xué)和麻省理工紛紛公布了最新研發(fā)的微型機(jī)器人,可以應(yīng)用于工業(yè)、通信和航空等各個(gè)領(lǐng)域,甚至還有能夠組裝任意種類機(jī)器人的微型電機(jī)。

微型機(jī)器人的應(yīng)用非常廣泛,可以進(jìn)入人類無(wú)法到達(dá)的環(huán)境進(jìn)行勘查,將圖像等信息傳輸回來(lái),幫助人類完成許多困難任務(wù)。

為了更加了解這些不同種類的微型機(jī)器人的能力,我們盤點(diǎn)了瑞士、英國(guó)和美國(guó)4種在技術(shù)上取得了新突破的代表性機(jī)器人,為大家做詳細(xì)介紹。

瑞士聯(lián)邦理工研發(fā)“螞蟻”機(jī)器人

瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院研究小組受到螞蟻的啟發(fā),開(kāi)發(fā)了10克重的微型機(jī)器人,它們可以相互交流,彼此分配角色,一起完成復(fù)雜的任務(wù)。

這些三條腿的t型折紙機(jī)器人被稱為Tribots,只需折疊一疊多材料的薄片,幾分鐘就能組裝好,適合大規(guī)模生產(chǎn)。完全自主、不受束縛的Tribots配備了紅外和近距離傳感器,用于探測(cè)和通信。根據(jù)應(yīng)用程序的不同,它們可以容納更多的傳感器。

Tribots能夠彼此交流,進(jìn)行集體行動(dòng),它們的設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單,單個(gè)機(jī)器人重量?jī)H有10克,可以通過(guò)多種運(yùn)動(dòng)模式在任何類型的表面進(jìn)行導(dǎo)航。研究人員已經(jīng)在Nature雜志上發(fā)表了他們的研究成果。

總的來(lái)說(shuō),他們可以快速檢測(cè)并克服障礙物,通過(guò)并移動(dòng)比自身更大更重的物體。

研究人員表示,Tribots的設(shè)計(jì)模仿了齒象蟻的行動(dòng)方式,為了躲避捕食者,它們會(huì)從一片葉子跳到另一片葉子上。Tribots機(jī)器人通過(guò)折疊的設(shè)計(jì)復(fù)制了這種彈射機(jī)構(gòu),同時(shí)結(jié)合了多個(gè)形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器,一個(gè)機(jī)器人可以完成三種不同方式的運(yùn)動(dòng),包括垂直和水平爬行、滾動(dòng)、跳躍。

每個(gè)機(jī)器人根據(jù)情況被分配特定的角色。“探索者”探測(cè)路徑中的物理障礙物,例如物體,山谷和山脈。在檢測(cè)到障礙物后,通知其他隊(duì)員。然后,“領(lǐng)導(dǎo)者”給出指示。與此同時(shí),“工人”集中力量移動(dòng)物體。“每個(gè)Tribot,團(tuán)隊(duì)中的螞蟻一樣,可以扮演不同的角色。面對(duì)新任務(wù)或未知環(huán)境時(shí),每個(gè)Tribot都可以隨時(shí)承擔(dān)新角色。

史上最輕機(jī)器人,僅重259毫克

哈佛微型機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室研發(fā)出了一款史上最輕的飛行機(jī)器人,重量?jī)H有259毫克。這款新型機(jī)器人和蜜蜂非常相似,被稱為RoboBee X-Wing,不需要電池提供動(dòng)力,只需太陽(yáng)能供電就能持續(xù)飛行。

RoboBee X-Wing的設(shè)計(jì)采用了創(chuàng)新的四翼結(jié)構(gòu),通過(guò)前后擺動(dòng)產(chǎn)生足夠的升力。飛行器僅重90毫克,翼展3.5厘米,整個(gè)集成系統(tǒng)重259毫克,高6.5厘米。

RoboBee X-Wing使用重量約為10毫克的微型太陽(yáng)能電池供電,為了提高飛行效率,還增加了一對(duì)額外的機(jī)翼。


目前,市場(chǎng)上最小的太陽(yáng)能電池重量為10毫克,最大程度吸收太陽(yáng)能時(shí),每毫克可獲得0.76毫瓦功率的電量,受到太陽(yáng)能供電的限制,Robobee X-Wing是無(wú)法完成長(zhǎng)時(shí)間的室外飛行的。

但Robert Wood帶領(lǐng)他的團(tuán)隊(duì)解決了這個(gè)問(wèn)題,他說(shuō):“動(dòng)力飛行因?yàn)橘|(zhì)量和動(dòng)力之間的權(quán)衡,在小規(guī)模的飛行器上是一個(gè)很大的問(wèn)題,即使是最小的商用電池也比機(jī)器人重的多,我們創(chuàng)造了極輕量級(jí)多電源電路,并集成了高效的太陽(yáng)能電池。”

微型機(jī)器人被用于管道檢修

2018年,英國(guó)政府與包括謝菲爾德在內(nèi)的六所大學(xué)開(kāi)展了一項(xiàng)耗資3500萬(wàn)美元的研究,開(kāi)發(fā)“昆蟲(chóng)機(jī)器人”,用于修復(fù)地下管道網(wǎng)絡(luò)。

英國(guó)謝菲爾德大學(xué)機(jī)械工程教授Kirill Horoshenkov和他的團(tuán)隊(duì)在地下管道中部署了大量微型“昆蟲(chóng)”機(jī)器人,使用管道內(nèi)傳感器將檢測(cè)信息傳輸給機(jī)器人。

受到微型管道機(jī)器人的啟發(fā),勞斯萊斯工程師開(kāi)發(fā)了依靠用于飛機(jī)引擎修理的微型機(jī)器人。他們表示,如果飛機(jī)引擎的檢測(cè)修理工作由人工來(lái)完成,或許需要5個(gè)小時(shí),但有了這些微型機(jī)器人,它們可能只需要5分鐘就能完成整個(gè)檢測(cè)和修理過(guò)程。

▲目前市面已有的管道機(jī)器人

2019年2月,測(cè)試設(shè)備供應(yīng)商Eddyfi收購(gòu)了半自動(dòng)爬行系統(tǒng)機(jī)器人制造商Inuktun,Eddyfi的CEO Martin th riault表示,將Inuktun的機(jī)器人與Eddyfi的傳感器和儀器相結(jié)合,可以實(shí)現(xiàn)按客戶要求定制解決方案。

雖然目前大多數(shù)微型機(jī)器人技術(shù)都專注于檢測(cè),但微型機(jī)器人將有很大可能被用于修復(fù)管道。

微型電機(jī)能夠任意組裝機(jī)器人

麻省理工學(xué)院近日公開(kāi)了他們最近研發(fā)的一種微型可移動(dòng)電機(jī),這種電機(jī),只是一個(gè)帶有一些結(jié)構(gòu)部件的磁鐵和線圈,但它可以來(lái)回“行走”,或者使更復(fù)雜的機(jī)器的齒輪來(lái)回移動(dòng)。

這種微型移動(dòng)電機(jī)和其他微型核心機(jī)器,如果能夠應(yīng)用在更廣泛的機(jī)器人設(shè)計(jì)中,將可能把機(jī)器人的組裝變得更有靈活性,比如農(nóng)業(yè)機(jī)器人、救災(zāi)機(jī)器人或其他各類機(jī)器人。

此前,他們已經(jīng)展示了其他核心部件可以由類似的基本成分組裝而成,未來(lái),這些微型核心機(jī)器實(shí)際上可以自動(dòng)自組裝成更大的結(jié)構(gòu),能夠執(zhí)行特定的任務(wù)。

結(jié)語(yǔ):微型機(jī)器人可幫助人類高效工作

研究人員不斷研發(fā)出能夠適用于更多工作環(huán)境的微型機(jī)器人,有專門用于管道檢修的“昆蟲(chóng)”機(jī)器人,不需要電力就能飛行的“蜜蜂”機(jī)器人,甚至還有能夠組裝任意種類機(jī)器人的微型電機(jī)。

這些微型機(jī)器人如果實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),將能夠用于完成各種人類不愿或不能完成的工作。

在更多的危險(xiǎn)情況下,比如完成搜索救援工作時(shí),微型機(jī)器人能夠到達(dá)人類很難進(jìn)入的環(huán)境中,最大程度的保護(hù)人類安全的同時(shí)更高效的完成任務(wù)。

感謝閱讀。點(diǎn)擊關(guān)注上船,帶你浪在科技前沿~

引用地址:英美瑞士三國(guó)4大微型機(jī)器人盤點(diǎn),最輕僅259毫克,靠太陽(yáng)能飛行

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