工程师们开发了世界上最小的遥控步行机器人,它模仿了一只迷你螃蟹,无需任何电线、液压、电力或其他标准机械部件即可侧身行走。
这种机器蟹的宽度仅为0.5毫米,可以弯曲、扭动、转身,甚至跳跃。通常,行走机器人的机械设计有许多由电源驱动的运动部件。然而,这些八足动物的设计要简单得多,只包括一些可以用激光操纵的漂亮材料。
这种类似甲壳类动物的机器人是由一种弹性的“记忆泡沫”合金制成的,这种合金可以像儿童弹出式书籍一样转变成3D形状:一个2D螃蟹形状的合金轮廓贴在机器人脚下拉伸的橡胶基板上;当基板放松并减少表面积时,材料被向上压成所需的3D螃蟹形状。当3D合金被激光加热时,它试图恢复到原来的扁平2D形状。然而,在合金完全变平之前,它很快冷却下来,弹回3D螃蟹形状。这种形状的快速变化赋予了机器人运动。
合金上的特殊玻璃涂层使得引导激光加热机器人的某些区域变得更加容易,这允许了广泛的运动。为了让螃蟹侧身行走,激光从身体的一侧照射到另一侧,在身体变平并弹回形状时产生一种波穿过身体;这一运动波导致小螃蟹朝着激光的方向移动。相关内容:吃豆人形状的斑点成为世界上第一个自我复制的生物机器人根据声明,新机器人可以以每秒大约一半自身身体长度的最大速度移动。这种令人印象深刻的速度之所以成为可能,是因为机器人的材料在被激光加热后冷却得有多快。“因为这些结构非常小,所以冷却速度非常快,”伊利诺伊州西北大学生物医学工程和纳米技术专家、高级研究员约翰·罗杰斯在一份声明中说。“事实上,缩小这些机器人的尺寸可以让它们跑得更快。”坐在硬币边上的迷你螃蟹机器人。(图片来源:西北大学)机器人的特写镜头。(图片来源:西北大学)一小群机器螃蟹。(图片来源:西北大学)一个机器人坐在笔尖上。(图片来源:西北大学)在观看机器人移动时,你可能会认为它的运动受到了螃蟹形状的启发。然而,它实际上是反过来的;西北大学的学生在了解了材料对激光的反应后,确定了这个形状。“这是一个创造性的突发奇想,”罗杰斯说。“学生们被小螃蟹的侧身爬行动作(相似之处)所鼓舞和逗乐。”
在这项新研究中,研究人员还创造了类似尺骨虫、蟋蟀和甲虫的毫米大小的机器人。罗杰斯说:“有了这些组装技术和材料概念,我们可以制造几乎任何尺寸或3D形状的步行机器人。”
他们当时报道说,2021年,同一个研究小组还创造了世界上最小的飞行微芯片,它和一粒沙子一样大,模仿枫树种子的形状。除了看起来很可爱,这些小机器还可以做有价值的工作。“你可以把微型机器人想象成修复或组装小结构的代理,”罗杰斯说,“或者想象成清除堵塞动脉、止血或消除癌变肿瘤的手术助理——所有这些都在微创程序中。”
该研究于5月25日在线发表在《科学机器人》杂志上。
最初发表在Live Science上。