RoboBee一次看向墻壁或撞向玻璃盒的景象可能引起了哈佛大學(xué)約翰·保爾森工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院(SEAS)哈佛微型機器人實驗室的研究人員的恐慌，但僅此而已。

SEAS和Wyss生物啟發(fā)工程研究所的研究人員開發(fā)了一種具有彈性的RoboBee，該RoboBee由柔軟的人造肌肉驅(qū)動，可以撞擊到墻壁，掉落到地板上并與其他RoboBees碰撞而不會受到損壞。這是第一款由軟執(zhí)行器驅(qū)動的微型機器人，可實現(xiàn)受控飛行。

SEAS的前研究生，博士后研究員，論文的第一作者，陳宇峰說：“在微型機器人領(lǐng)域，由于移動機器人具有很高的回彈力，已經(jīng)使移動機器人變得非常有力。” “但是，該領(lǐng)域的許多人一直懷疑它們是否可以用于飛行機器人，因為這些執(zhí)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(zhí)行器具有足夠高的功率密度和可控性，可以實現(xiàn)懸停飛行。”

該研究發(fā)表在《自然》雜志上。

為了解決功率密度問題，研究人員基于擴展的塔爾族材料教授David Clarke的實驗室開發(fā)的電動軟致動器。這些軟執(zhí)行器使用具有良好絕緣性能的絕緣材料絕緣彈性體制成，在施加電場時會變形。

通過提高電極的電導(dǎo)率，研究人員能夠以500赫茲的速度操作執(zhí)行器，這與以前在類似機器人中使用的剛性執(zhí)行器相當。

處理軟執(zhí)行器時的另一個挑戰(zhàn)是系統(tǒng)趨于彎曲并變得不穩(wěn)定。為了解決這一挑戰(zhàn)，研究人員建造了帶有一條垂直約束線的輕型機身，以防止執(zhí)行器彎曲。

在這些小型機器人中，軟執(zhí)行器可以輕松組裝和更換。為了演示各種飛行能力，研究人員構(gòu)建了幾種不同型號的軟性RoboBee。兩翼模型可以從地面起飛，但沒有其他控制。四翼，雙執(zhí)行器模型可以在混亂的環(huán)境中飛行，一次飛行即可克服多次碰撞。

SEAS的前研究生，論文的共同作者之一伊麗莎白·法雷爾·赫爾布林(Elizabeth Farrell Helbling)表示：“小型，低質(zhì)量的機器人的一個優(yōu)勢是它們具有抵御外部沖擊的能力。” “軟執(zhí)行器提供了額外的好處，因為它比傳統(tǒng)的執(zhí)行策略可以更好地吸收沖擊。這將在潛在的應(yīng)用中派上用場，例如在瓦礫中飛行以進行搜索和救援任務(wù)。”

八翼四執(zhí)行器模型展示了受控的懸停飛行，這是首款用于軟動力飛行微型機器人的懸停飛行。

接下來，研究人員的目標是提高軟動力機器人的效率，該效率仍然遠遠落后于傳統(tǒng)的飛行機器人。

“具有肌肉樣特性和電激活功能的軟執(zhí)行器是機器人技術(shù)的巨大挑戰(zhàn)，”羅伯特伍德(Robert Wood)說，他是SEAS工程與應(yīng)用科學(xué)教授，Wyss生物啟發(fā)工程學(xué)院的核心教員，紙。“如果我們能夠設(shè)計出高性能的人造肌肉，那么天空就是我們可以制造的機器人的極限。”

哈佛大學(xué)技術(shù)發(fā)展辦公室已經(jīng)保護了與該項目有關(guān)的知識產(chǎn)權(quán)，并正在探索商業(yè)化機會。