机器人
昆虫规模的机器人飞行时会发光
麻省理工学院的一组研究人员受到萤火虫的启发，创造了软执行器，可以在飞行时发出不同颜色或图案的光。 人造肌肉控制飞行机器人的翅膀，在飞行模式下它们会发光。 这种新方法提供了一种跟踪飞行机器人的创新方法，并可以帮助它们进行交流。
新研究发表在 IEEE机器人与自动化快报.
电致发光软人造肌肉可用于多种应用。 例如，机器人可以在搜救任务中发挥作用，它们可以找到幸存者并向其他机器人发出求救信号。
跟踪和启用通信
这些微型机器人的重量仅比回形针重一点，它们发光的能力可以帮助它们在实验室环境之外自行飞行。 由于它们的重量，微型机器人无法携带任何传感器，这意味着研究人员必须使用在户外难以使用的红外摄像机来跟踪它们。 然而，该团队提出了一种新方法，通过使用它们发出的光和三个智能手机摄像头来跟踪它们。
Kevin Chen 是电气工程与计算机科学系 (EECS) 的 D. Reid Weedon, Jr. 助理教授、电子研究实验室 (RLE) 软体与微型机器人实验室负责人，以及纸。
“如果你想到大型机器人，它们可以使用许多不同的工具进行通信——蓝牙、无线等等。 但对于一个微小的、功率受限的机器人，我们被迫考虑新的通信模式。 这是在室外环境中飞行这些机器人的重要一步，因为我们没有经过精心调整、最先进的运动跟踪系统。”陈说。
让微型机器人发光
该团队将微小的电致发光粒子嵌入到人造肌肉中，这只增加了 2.5% 的重量，而不会影响机器人的飞行性能。
研究小组此前开发了一种新的制造技术来制造能够拍动机器人翅膀的软执行器。 它们是由弹性体和碳纳米管电极的超薄层交替堆叠而成，然后将其卷成柔软的圆柱体。 向圆柱体施加电压后，电极挤压弹性体，这种应变导致机翼拍打。
为了制造发光执行器，该团队将电致发光硫酸锌颗粒放入弹性体中，但这需要一些工作。
研究人员首先必须制造一种不会阻挡光线的电极。 他们通过使用高度透明的碳纳米管来实现这一点，这种碳纳米管可以让光线通过。 即使有了这些纳米管，锌颗粒仍然需要非常强的高频电场才能发光。 电场激发锌颗粒中的电子，导致后者发射光或光子的亚原子颗粒。 然后在软执行器中使用高电压产生强电场，并用于高频驱动机器人。 这个过程使粒子发光。
“传统上，电致发光材料的能量消耗非常大，但从某种意义上说，我们免费获得电致发光，因为我们只使用飞行所需频率的电场。 我们不需要新的驱动装置、新的电线或任何东西。 只需要多出大约 3% 的能量就能发光，”Chen 说道。
研究小组了解到，添加锌颗粒会降低执行器的质量，因此它们仅混合到顶部弹性体层中。 这导致执行器重约 2.5%，但它可以发光而不影响飞行性能。
“我们非常注意保持电极之间弹性体层的质量。 添加这些颗粒几乎就像在我们的弹性体层中添加灰尘一样。 我们采取了许多不同的方法和大量的测试，但我们想出了一种方法来确保执行器的质量，”Kim 说。
通过调节锌粒的化学组合，可以改变光色。 该团队创建了橙色、绿色和蓝色粒子，每个执行器都闪烁着一种纯色。
该团队还通过在顶层放置掩模、添加锌颗粒，然后固化执行器，使执行器能够发出多彩多姿的图案光。
运动追踪系统
下一步是测试执行器的机械性能并测量光的强度。 他们使用专门设计的运动跟踪系统进行了飞行测试，并使用 iPhone 摄像头来跟踪每个电致发光执行器，该执行器充当主动标记。 摄像机检测到每种光颜色后，计算机程序就会跟踪机器人的位置。
“与最先进的技术相比，我们对跟踪结果的良好程度感到非常自豪。 与这些大型运动跟踪系统花费数万美元相比，我们使用的是廉价硬件，而且跟踪结果非常接近，”陈说。
该团队现在将寻求增强运动跟踪系统，以实现机器人的实时跟踪，并尝试使微型机器人在飞行过程中打开和关闭灯。
