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新突破!祝賀這個(gè)高校科研團(tuán)隊(duì)

我國科研團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)仿生“昆蟲”微型動(dòng)力技術(shù)突破

發(fā)布時(shí)間:2024-05-16 作者:趙旭 來源:新華社微信號(hào)

在災(zāi)后救援、大型機(jī)械裝備檢修等場景,仿生機(jī)器“昆蟲”大有可為,業(yè)界一直在尋找適配的高效動(dòng)力系統(tǒng)。北京航空航天大學(xué)科研團(tuán)隊(duì),成功實(shí)現(xiàn)微型動(dòng)力技術(shù)新突破,并基于此研發(fā)出一款仿生“昆蟲”,實(shí)現(xiàn)了昆蟲尺寸(2厘米)機(jī)器人的脫線可控爬行。相關(guān)成果近日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》發(fā)表。

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圖為北航科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)的微型機(jī)器“昆蟲”。(受訪者供圖)

置身一堆小石塊兒間,這款四足機(jī)器“昆蟲”行動(dòng)矯健、穿梭自如,仿若甲殼蟲。文章共同通訊作者、北航能源與動(dòng)力工程學(xué)院教授閆曉軍介紹,該機(jī)器“昆蟲”身長2厘米、寬1厘米、重1.76克,垂直投影面積僅兩個(gè)指甲蓋大小,具有快速機(jī)動(dòng)、高載重、無線可控等特性。

尺寸雖小,“五臟”俱全。其中,動(dòng)力系統(tǒng)是機(jī)器人的“心臟”。普通機(jī)器人通??侩妱?dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),對供能要求較高,而微型機(jī)器人內(nèi)部空間不足以承載大容量電池,需外接通電線持續(xù)供電,其自由移動(dòng)因此受限。北航科研團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)多年研究,開發(fā)出基于直線式驅(qū)動(dòng)、柔性鉸鏈傳動(dòng)的新型動(dòng)力系統(tǒng),讓微型機(jī)器人成功擺脫電機(jī)與外接電線。

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圖為北航科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)的微型機(jī)器“昆蟲”爬行動(dòng)圖。(受訪者供圖)

“在機(jī)器‘昆蟲’內(nèi),我們植入了能源、控制、通訊和傳感系統(tǒng)。直線式驅(qū)動(dòng)器將‘體內(nèi)’小型電池輸入的電能,轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,并向外輸出機(jī)械振動(dòng);柔性鉸鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu),將機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換為機(jī)器‘昆蟲’腿部的周期振動(dòng),進(jìn)而帶動(dòng)整個(gè)機(jī)體實(shí)現(xiàn)高頻彈跳運(yùn)動(dòng)?!眻F(tuán)隊(duì)成員、北航助理教授劉志偉說,“通俗講,‘體內(nèi)’微型電池完成電生磁,促使一旁的磁鐵振動(dòng),再帶動(dòng)腿部關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。”

北航博士生、團(tuán)隊(duì)成員詹文成介紹,科研團(tuán)隊(duì)還設(shè)計(jì)了仿生奔跑步態(tài),通過機(jī)器“昆蟲”步頻和步幅的自適應(yīng)調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)高載重下快速爬行;提出基于機(jī)器“昆蟲”雙腿振動(dòng)頻率差的控制方法,實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)軌跡精確控制。

閆曉軍表示,這一微型動(dòng)力技術(shù)的成功研發(fā),有望推動(dòng)微型機(jī)器人大范圍開發(fā)和應(yīng)用,助力災(zāi)后搜救、大型機(jī)械設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施損傷檢測等。

文字 | 趙旭

來源 | 新華社微信號(hào)

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