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前瞻网|缩小至硬币大小仅重0.3克!，最小最快!哈佛受蟑螂启发的机器人突破又一极限


前瞻网|缩小至硬币大小仅重0.3克!，最小最快!哈佛受蟑螂启发的机器人突破又一极限
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图片来源:KaushikJayaram/HarvardSEAS
受昆虫生物学的启发 ， 哈佛大学的一个团队正在突破其项目的极限 ， 打造出有史以来最小、速度最快的微型机器人 。
在名为&ldquo哈佛移动微型机器人&rdquo(HAMR)项目的最新进展中 ， 研究人员表示 ， 他们已经成功地将这个灵感来自蟑螂的机器人缩小到硬币大小 。 这个小机器人虽然还不能爬上水柱 ， 但它可以奔跑、跳跃、携带重物和快速转弯 。
这个被称为HAMR-JR的微型机器人是由哈佛大学约翰·A·保尔森工程和应用科学学院(SEAS)和哈佛威斯生物启发工程研究所的研究人员携手开发的 ， 它只有受蟑螂启发的哈佛移动微型机器人HAMR的一半大小 。
HAMR-JR只有一便士大小 ， 几乎可以完成它的大型前身的所有壮举 ， 促使它成为迄今为止最灵巧的微型机器人之一 。
&ldquo这种规模的大多数机器人都相当简单 ， 只展示了基本的移动能力 。 &rdquoKaushikJayaram说 ， 他是SEASandWyss的前博士后研究员 ， 也是该论文的第一作者 。 &ldquo我们已经证明 ， 你不需要为灵巧妥协或控制大小 。 &rdquo
Jayaram目前是科罗拉多大学博尔德分校的助理教授 。
这项研究在本周的国际机器人和自动化会议(ICRA2020)上虚拟会议展示了出来 。
这项研究面临的一个大问题是 ， 用于制造HAMR早期版本和其他微型机器人(包括RoboBee)的弹出式制造流程 ， 是否可以用于制造多种规模的机器人&mdash&mdash从微型外科机器人到大型工业机器人 。
PC-MEMS(印刷电路微机电系统的缩写)是一种制造工艺 ， 在这种工艺中 ， 机器人的部件被蚀刻在一张2D的薄片上 ， 然后以3D的形式呈现出来 。 为了建造HAMR-JR ， 研究人员只是简单地缩小了机器人的2D平面设计&mdash&mdash以及驱动器和车载电路&mdash&mdash以重现一个具有所有相同功能的更小的机器人 。
Jayaram说:&ldquo这次试验的奇妙之处在于 ， 我们不必对之前的设计做任何改变 。 &rdquo&ldquo我们可以证明 ， 这一制造过程基本上可以应用于各种尺寸的任何设备 。 &rdquo
HAMR-JR体长2.25厘米 ， 重约0.3克 ， 相当于一枚硬币的重量 ， 它奔跑速度惊人 ， 使它不仅是最小的 ， 也是最快的微型机器人之一 。
这项研究是由JenniferShum,SamanthaCastellanos和E.FarrellHelbling共同撰写的 。 这项研究得到了DARPA和维斯研究所的支持 。
对蟑螂的误解
对这位今年加入CUBoulder的工程师Jayaram来说 ， 这个项目是一系列机器人设计中最新的一个 ， 这些机器人的灵感来自一个不太可能的来源:令人厌恶的蟑螂 。
Jayaram之前制造了一个名叫CRAM的小型机器人 ， 它可以像城市里的害虫一样挤进看似不可能的空间 。 他的另一个作品能够头朝下撞到墙上 ， 然后继续跑&mdash&mdash就像一只蟑螂一样 。
&ldquo在上研究生之前 ， 我从来都不喜欢蟑螂 。 &rdquoJayaram说 ， &ldquo但后来 ， 这么多年来 ， 我觉得 ， &lsquo是啊 ， 你太恶心了 。 但作为一种特别的生物 ， 你也是非常有用的 ， 我们可以从中学到东西 。 &rsquo&rdquo
设计用来模仿这种讨厌昆虫的速度和机动性的HAMR-JR ， 也带来了一系列工程上的挑战 。
最主要的就是动力问题 。 这种尺寸的机器人不能使用传统的马达 。 当它们太小的时候就会过热 。 因此 ， 哈佛大学的研究小组使用一种叫做&ldquo压电致动器&rdquo的工具为HAMR-JR提供了动力 。
此外 ， 按比例缩小确实会改变一些控制步长和关节刚度的原则 ， 因此研究人员还开发了一个模型 ， 可以根据目标尺寸预测运动指标 ， 如跑步速度、脚力和有效载荷 。 然后可以使用该模型来设计具有所需规范的系统 。


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