一个0.16 g的微型机器人，由类似肌肉的软致动器提供动力。功劳:任等人。微型机器人可以有无数有价值的应用，例如，在搜救任务中帮助人类，进行精确的外科手术，以及农业干预。麻省理工学院(MIT)的研究人员最近基于一类被称为介电弹性体致动器(DEAs)的人工肌肉创造了一种微型飞行机器人。这种新型机器人发表在《威利高级材料》杂志上的一篇论文中，明显优于过去开发的许多基于数据包络分析的微系统。最值得注意的是，尽管机器人的尺寸很小，但它可以在低电压下工作，并具有很高的耐用性。
开展这项研究的研究人员之一凯文·陈告诉Tech Xplore，“我们的团队有一个长期愿景，那就是创造一群类似昆虫的机器人，它们可以执行辅助授粉和集体搜救等复杂任务。“自三年前以来，我们一直致力于开发由肌肉状软执行器驱动的空中机器人。”
在他们之前的研究中，陈和他的同事展示了几个微型机器人，它们可以非常好地飞行，在空中表演杂技动作，并在与其他物体碰撞后迅速恢复。尽管有这些有希望的结果，支撑这些系统的软致动器需要2千伏的高驱动电压，这使得机器人在没有外部电源的情况下无法工作。
“要在没有电线的情况下飞行，软致动器需要在较低的电压下工作，”陈解释说。“因此，我们最近研究的主要目标是降低肌肉状DEAs的工作电压。”
一个微型软机器人降落在一朵花上。学分:任等。麻省理工学院新开发的亚克机器人的驱动器像一对软电容一样工作。换句话说，当电压施加到它们身上时，静电力挤压致动器，导致它们变形，就像人类和动物的肌肉收缩一样。
“这个小致动器每秒钟振荡400次，它的运动驱动一对拍动的翅膀，翅膀产生升力，让机器人飞行，”陈说。“与其他小型飞行机器人相比，我们的软体机器人具有健壮、敏捷的独特优势。它可以在飞行过程中碰撞障碍物并恢复，它可以在0.16秒内进行360度转弯。”
在开发机器人时，陈和他的同事从自然界和支撑动物运动的复杂生物机制中获得了灵感。最终，他们希望人工复制昆虫的飞行能力，但驱动电压要低于他们过去创造的系统所需的电压。
“与以前的工作相比，软执行器的驱动电压从2kV降低到500 V，”陈说。“此外，净机器人的升力增加了80%。随着更低的工作电压和更大的有效载荷，这项工作为结合电池和电力电子器件打开了机会。我们相信，这项工作是发展动力的一个重要里程碑——一种由软致动器驱动的自动空中机器人。”
这组研究人员引入的基于数据包络分析的设计可能很快为开发日益先进和不受限制的微型机器人铺平道路。例如，它可以激发创造能够融入周围环境的复杂仿生机器人，包括类似蜻蜓或蜂鸟的机器人。
“我们现在正在探索两个不同的研究方向，”陈补充道。“首先，我们将继续降低DEA工作电压，我们的下一个目标是将其降至100 V以下，因为这将为设计微型电路打开更多机会。其次，我们将为我们的微型机器人设计小电路和电池。我们希望有一天，我们的机器人将携带自己的电源，不用电线就能飞行。”
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