昆虫启发的机器人监测复杂环境

匹兹堡大学的研究人员设计了微小的昆虫启发的机器人，可以用于复杂和狭窄的环境，人类难以到达。

这项新研究的标题是“分子定向、几何锁定、冲击驱动的亚克级运动性”，发表在《高级材料技术》杂志上。

成像和环境评估

Junfeng Gao 是匹兹堡大学工业工程博士生，他领导了新机器人的开发工作。

“这些机器人可以用于进入狭窄区域进行成像或环境评估、采集水样或进行结构评估，”Gao 说。“任何你想进入狭窄的地方——哪里有虫子可以去但人类不能去——这些机器可以很有用。”

这是研究人员又一次从自然中寻找灵感来构建今天的微机器人的例子。像螳螂虾和跳蚤这样的微小生物可以以比爬行更节能的方式在表面上移动，依靠冲击运动。这些运动被复制在由聚合物人工肌肉制成的新机器人中。

Ravi Shankar 是匹兹堡大学工业工程教授，他领导了该实验室的新研究。

“这就像装载箭到弓中然后射出——机器人锁定以积聚能量，然后在冲击波中释放它以向前跳跃，”Shankar 说。“通常，在我们工作的人工肌肉中，驱动相当缓慢。我们被吸引到这个问题：‘我们如何利用这种人工肌肉来产生跳跃驱动而不是缓慢驱动？’”

转向分子顺序和几何

为了回答这个问题，团队研究了分子顺序和几何。

Mohsen Tabrizi 是匹兹堡大学工业工程博士生，也是研究的共同作者。

“聚合物肌肉的曲线复合形状使其能够在供电时积聚能量。分子在肌肉中的排列方式从自然界中汲取灵感，其综合驱动构建能量到结构中，”Tabrizi 说。“这可以使用不超过几伏的电力来完成。”

通过设计蟋蟀大小的机器人，使其既通用又轻量，它们可以在移动表面如沙子上行驶。它们可以像在硬表面上一样轻松地进行这些运动。最令人印象深刻的是，机器人可以跳过水面。

该研究还包括共同作者 Arul Clement。