哈佛大學的生物啟發工程研究所的研究人員開發了一種彈性機器昆蟲RoboBee,它由柔軟的人造肌肉驅動,即使撞到牆壁,掉落在地板上,或者與其他RoboBees碰撞也不會受到破壞。這是第一款由軟執行器提供動力並實現受控飛行的微型機器人。
博士後研究員,陳宇峰博士說:“在微型機器人領域,由於它們具有很高的回彈力,已經使移動機器人擺脫了軟致動器的推動。但是,該領域的許多人一直懷疑它們是否可以用於飛行機器人,因為這些執行器的功率密度根本不夠高,而且眾所周知難以控制。我們的執行器具有足夠高的功率密度和可控性,可以實現懸停飛行。”
為了解決功率密度問題,研究人員建立在SEAS擴展系列材料,David Clarke博士的實驗室中開發的電動軟致動器的基礎上。這些軟執行器使用絕緣彈性體制成,絕緣體具有良好的絕緣性能,並且在施加電場時會變形。
通過提高電極電導率,研究人員能夠以500赫茲的速度操作執行器,這與以前在類似機器人中使用的剛性執行器相當。
處理軟執行器時的另一個挑戰是系統趨於彎曲並變得不穩定。為了解決這一挑戰,研究人員製造了帶有一條垂直約束線的輕型機身,以防止執行器彎曲。
在這些小型機器人中,軟執行器可以輕鬆組裝和更換。為了演示各種飛行能力,研究人員建立了幾種不同型號的由軟促動器驅動的RoboBee。兩翼模型可以從地面起飛,但沒有其他控制。四翼,雙執行器模型可以在混亂的環境中飛行,一次飛行即可克服多次碰撞。
八翼四執行器模型演示了受控的懸停飛行,這是首款由軟執行器驅動的飛行微型機器人。
接下來,研究人員的目標是提高軟動力機器人的效率,該效率仍然遠遠落後於傳統的飛行機器人。
研究所核心教員Robert Wood博士說:“具有肌肉樣特性和電激活功能的軟執行器是機器人的巨大挑戰。如果我們能夠設計出高性能的人造肌肉,那麼天空就是我們可以製造的機器人的極限。”
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