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在災后救援、大型(xing)機(ji)械裝(zhuang)備(bei)檢修等場景，仿生機(ji)器(qi)(qi)“昆蟲(chong)”大有可為，業界一直在尋找(zhao)適(shi)配的高(gao)效動(dong)力(li)系統。北京航空航天(tian)大學科研團隊，成(cheng)功實(shi)現微(wei)型(xing)動(dong)力(li)技術(shu)(shu)新(xin)突破，并基(ji)于此研發(fa)出一款仿生“昆蟲(chong)”，實(shi)現了昆蟲(chong)尺(chi)寸(cun)(2厘米(mi))機(ji)器(qi)(qi)人(ren)的脫線可控爬行。相關(guan)成(cheng)果近日在國際(ji)學術(shu)(shu)期刊《自然·通(tong)訊》發(fa)表(biao)。
圖為北航科研團隊研發的(de)微型機器“昆蟲”。(受訪(fang)者供(gong)圖)
置身(shen)一堆小(xiao)石塊兒間，這款四(si)足機(ji)器(qi)“昆蟲”行動矯健(jian)、穿梭自如，仿若甲殼蟲。文章共(gong)同通訊作者、北航(hang)能源(yuan)與動力工(gong)程學院教授閆曉軍介紹，該機(ji)器(qi)“昆蟲”身(shen)長2厘米(mi)、寬(kuan)1厘米(mi)、重1.76克，垂直投(tou)影面積僅兩個指甲蓋大小(xiao)，具(ju)有快速(su)機(ji)動、高載重、無線可(ke)控等特性。
尺寸雖小(xiao)，“五臟(zang)(zang)”俱全。其中(zhong)，動(dong)(dong)力(li)系(xi)(xi)統是機(ji)器(qi)(qi)人的(de)“心臟(zang)(zang)”。普通(tong)機(ji)器(qi)(qi)人通(tong)常靠電動(dong)(dong)機(ji)驅(qu)動(dong)(dong)，對(dui)供能要(yao)求(qiu)較高，而微(wei)型機(ji)器(qi)(qi)人內(nei)部空間不足以承載大容量電池，需(xu)外(wai)(wai)接通(tong)電線持(chi)續供電，其自由移動(dong)(dong)因此受限。北航科(ke)研團隊(dui)歷(li)經多年(nian)研究，開(kai)發(fa)出(chu)基于(yu)直線式(shi)驅(qu)動(dong)(dong)、柔(rou)性鉸鏈傳(chuan)動(dong)(dong)的(de)新型動(dong)(dong)力(li)系(xi)(xi)統，讓微(wei)型機(ji)器(qi)(qi)人成功(gong)擺脫電機(ji)與(yu)外(wai)(wai)接電線。
圖為北(bei)航科(ke)研(yan)團隊研(yan)發的微型機器(qi)“昆蟲”爬行動圖。(受訪者供圖)
“在機器‘昆(kun)蟲’內(nei)(nei)，我們植入了能源、控制、通訊和傳感系(xi)統。直線(xian)式驅動(dong)(dong)器將‘體(ti)內(nei)(nei)’小型電(dian)(dian)池輸(shu)入的電(dian)(dian)能，轉化為機械能，并(bing)向外輸(shu)出機械振(zhen)動(dong)(dong);柔性鉸鏈傳動(dong)(dong)機構，將機械振(zhen)動(dong)(dong)轉換為機器‘昆(kun)蟲’腿部的周期振(zhen)動(dong)(dong)，進而帶動(dong)(dong)整個機體(ti)實現(xian)高頻彈跳運(yun)動(dong)(dong)。”團隊成(cheng)員、北航(hang)助理(li)教授劉(liu)志偉說，“通俗講，‘體(ti)內(nei)(nei)’微型電(dian)(dian)池完成(cheng)電(dian)(dian)生磁(ci)，促使一(yi)旁的磁(ci)鐵振(zhen)動(dong)(dong)，再帶動(dong)(dong)腿部關(guan)節運(yun)動(dong)(dong)。”
北(bei)航博士生、團隊(dui)成員詹文成介(jie)紹，科研團隊(dui)還(huan)設計了仿生奔跑步(bu)態，通過機(ji)器(qi)“昆蟲(chong)”步(bu)頻(pin)和(he)步(bu)幅的(de)自適應調節，實(shi)現(xian)高載重下快速爬行;提(ti)出基于機(ji)器(qi)“昆蟲(chong)”雙腿振動頻(pin)率(lv)差的(de)控制方法，實(shi)現(xian)運動軌跡精確控制。
閆曉軍表示，這(zhe)一微型(xing)動力技術的成功研發，有望推動微型(xing)機器人(ren)大(da)范圍開發和應用(yong)，助力災后搜救(jiu)、大(da)型(xing)機械設備和基(ji)礎(chu)設施損傷檢測等。
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