工程师开发出史上最小的遥控行走机器人

西北大学的一组工程师开发出了史上最小的遥控行走机器人，它的形状像一个小螃蟹。

这些小螃蟹机器人只有0.5毫米宽，比跳蚤还小。它们可以弯曲、扭转、行走、爬行、转向和跳跃。除了小螃蟹外，研究人员还开发了像蟋蟀、甲虫和蚯蚓一样的毫米级机器人。

实现微型机器人

根据团队的说法，这些新型机器人可以让我们更接近实现微型机器人，它们可以在狭小的空间中运行。

该研究发表在《科学机器人》杂志上。

约翰·A·罗杰斯（John A. Rogers）领导了实验工作。他是西北大学材料科学和工程、生物医学工程和神经外科的路易斯·辛普森和金伯利·奎瑞教授（Louis Simpson and Kimberly Querrey Professor）。他也是奎瑞辛普森生物电子研究所（Querrey Simpson Institute for Bioelectronics）的主任。

“机器人是一個令人兴奋的研究领域，微型机器人的发展是一个有趣的学术探索话题，”罗杰斯说。“你可以想象微型机器人作为代理来修复或组装小型结构或机器，在行业中或作为微创手术的辅助工具来清除堵塞的动脉、停止内部出血或消除癌细胞——所有这些都采用微创手术。”

黄永刚（Yonggang Huang）领导了理论工作。他是西北大学机械工程和土木与环境工程的詹和马西娅·阿钦巴赫教授（Jan and Marcia Achenbach Professor），也是奎瑞辛普森生物电子研究所的关键成员。

“我们的技术可以实现各种受控运动模式，并且可以以平均每秒半个身体长度的速度行走，”黄永刚说。“在如此小的尺度上实现这一点对于陆地机器人来说是非常具有挑战性的。”

构造小螃蟹

小螃蟹不需要依赖复杂的硬件、液压或电力，如许多其他机器人一样。它的动力来自其身体的弹性恢复。研究人员通过使用一种形状记忆合金材料来构造机器人，该材料在加热时会变成“记忆”的形状。为了快速加热机器人，团队使用了扫描激光束并针对机器人身体的不同位置。当它冷却时，一层薄的玻璃会使结构的相应部分弹回变形状态。

通过从一个相变到另一个相，机器人可以产生运动。通过将激光束指向不同的方向，团队可以控制机器人行走的方向。要从左到右移动，团队只需要从右到左扫描。

“由于这些结构非常小，冷却速度非常快，”罗杰斯解释说。“事实上，减小这些机器人的大小可以使它们运行得更快。”

为了实现机器人的如此小的尺寸，团队首先在平面几何形状中制造了行走螃蟹结构的前体。然后，他们将前体粘合到一个稍微伸展的橡胶基材上。通过放松基材，一个受控的皱褶过程发生，并使螃蟹“弹起”到定义的三维形状中。

“使用这些组装技术和材料概念，我们可以构建几乎任何大小或三维形状的行走机器人，”罗杰斯说。“但是学生们被小螃蟹的横向爬行运动所启发和吸引。这是一个创造性的想法。”