会发光的昆虫机器人,柔软人造肌肉为其提供动力

机器人生态圈 2022-06-28

机器人科普

915 字丨阅读本文需 3 分钟

麻省理工学院研究昆虫规模机器人或微型机器人的研究人员从大自然中汲取灵感,开发了一种飞行微型机器人,它在飞行时会发光,就像萤火虫一样。这种机器人技术的创新方法有助于促进轻松的运动跟踪并提高微型机器人的通信能力。

由电致发光介电弹性体致动器制成的柔软人造肌肉提供动力,这些微型机器人非常灵活,并且有可能成群飞行。该研究的详细概述最近发表在  IEEE Robotics and Automation Letters 杂志上。

发光的翅膀意味着这些机器人具有相互交流的潜力。例如,如果被派往危险区域执行搜索和救援任务,蜂群可能会分散到广阔的区域,如果找到幸存者,一个机器人可以向蜂群的其余部分发出信号并使用其电致发光来寻求帮助.

昆虫规模机器人的另一个独特之处在于,它们的重量与回形针差不多,因为人造肌肉中嵌入了电致发光粒子。这只会给飞行的微型机器人增加大约 2.5% 的重量,并且不会影响其飞行性能或敏捷性。

凭借这种轻量级的先进技术及其发光的翅膀,类似昆虫的机器人很快就可以部署在实验室外。通常,为了跟踪这些设备,通常需要笨重且不适合户外操作的红外 (IR) 摄像机。然而,这种创新方法意味着只需三个智能手机摄像头和一个应用程序就可以跟踪电致发光机器人。

为了成功制造发光致动器,该团队必须克服一系列挑战,因为电致发光硫酸锌颗粒只有在提供强高频电场时才会发光。

研究人员在软致动器中施加高电压以产生电场,该电场强度足以为机器人提供高频动力;这使得粒子发出明亮的光芒。

研究人员还必须构建一个透明电极,以便光线可以轻松通过执行器。这是使用碳纳米管实现的,它可以让光线穿透机翼。

然而,该团队对在原型制作阶段由于锌颗粒而导致执行器发生故障的容易程度感到震惊。EECS 研究生 Suhan Kim 通过仅将锌颗粒应用于顶部弹性体层解决了这个问题。然后,Kim 将该层厚了几微米,以抵消功率降低。

研究人员还发现,光线会根据锌颗粒的化学成分而改变颜色。这使他们能够生产出不同纯色的致动器,并且通过调整制造方法,他们还可以生产出多色的灯光显示器——甚至可以用机器人在灯光下拼出 MIT。

使用智能手机摄像头的跟踪系统也被证明非常有效,因为它能够在最复杂的红外摄像系统 2 毫米范围内跟踪微型机器人。

下一阶段是进一步改进运动跟踪系统,以便可以在实验室外的实时场景中跟踪昆虫规模的机器人,并像萤火虫在自然界中一样进行交流。事实上,该团队认为,将机器人带出实验室可以证明这项技术在实际应用中的有效性,这对陈和他的团队来说是一个重大突破。

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