像虫子一样的机器人您见过吗?
最近
北京航空航天大学闫晓军教授团队
在机器昆虫方面发布了最新研究成果
这种小机器人只有2厘米大小
快来一起看看
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在灾后救援、大型机械装备检修等场景,仿生机器“昆虫”大有可为,业界一直在寻找适配的高效动力系统。北京航空航天大学科研团队,成功实现微型动力技术新突破,并基于此研发出一款仿生“昆虫”,实现了昆虫尺寸(2厘米)机器人的脱线可控爬行。相关成果近日在国际学术期刊《自然·通讯》发表。
置身一堆小石块儿间,这款四足机器“昆虫”行动矫健、穿梭自如,仿若甲壳虫。文章共同通讯作者、北航能源与动力工程学院教授闫晓军介绍,该机器“昆虫”身长2厘米、宽1厘米、重1.76克,垂直投影面积仅两个指甲盖大小,具有快速机动、高载重、无线可控等特性。
小机器昆虫可以适应多种应用场景,例如灾后救援、航空发动机检测等等。目前已完成求救信号采集验证,可以模拟灾后搜救的场景。在模拟场景中,机器昆虫穿过石头等障碍物后到达倒塌房屋附近,然后采集房屋内部发出的SOS求救信号并将其回传至控制端。除用于灾后搜救外,研究人员希望未来这款机器“昆虫”也可用于航空发动机结构损伤检测。
▲ 机器昆虫可采用无线遥控的方式实现运动避障
尺寸虽小,“五脏”俱全。其中,动力系统是机器人的“心脏”。普通机器人通常靠电动机驱动,对供能要求较高,而微型机器人内部空间不足以承载大容量电池,需外接通电线持续供电,其自由移动因此受限。北航科研团队历经多年研究,开发出基于直线式驱动、柔性铰链传动的新型动力系统,让微型机器人成功摆脱电机与外接电线。
▲ 机器昆虫在发动机内部爬行
团队成员、北航助理教授刘志伟说——
在机器“昆虫”内,我们植入了能源、控制、通讯和传感系统。直线式驱动器将“体内”小型电池输入的电能,转化为机械能,并向外输出机械振动;柔性铰链传动机构,将机械振动转换为机器‘昆虫’腿部的周期振动,进而带动整个机体实现高频弹跳运动。
通俗讲,“体内”微型电池完成电生磁,促使一旁的磁铁振动,再带动腿部关节运动。
北航博士生、团队成员詹文成介绍——
科研团队还设计了仿生奔跑步态,通过机器“昆虫”步频和步幅的自适应调节,实现高载重下快速爬行;提出基于机器“昆虫”双腿振动频率差的控制方法,实现运动轨迹精确控制。
闫晓军表示——
这一微型动力技术的成功研发,有望推动微型机器人大范围开发和应用,助力灾后搜救、大型机械设备和基础设施损伤检测等。
仿生机器人领域
涉及生物学和机器人学
等多方面的交叉
北京航空航天大学研究团队
多次在该领域取得新进展
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仿生软机器人章鱼臂
2023年,国际权威期刊《科学·机器人》报道了北京航空航天大学机械工程及自动化学院仿生机器人研究团队与清华大学、新加坡国立大学合作,在仿生柔性机械臂领域取得的新进展。
这种融合柔性电子的仿生机械臂具有极高的自由度,能够像章鱼一样抓捕物体,为应对复杂环境下的机械作业提供了新的方案。这项研究建立了软体机器人、人类和环境之间的统一交互模式,为我国柔性机器人的交互式应用提供了新的前景与发展思路。
跨介质仿生吸附机器人
2022年,国际顶级期刊《科学·机器人》杂志报道,北京航空航天大学机械工程及自动化学院仿生机器人研究团队文力课题组在跨介质吸附仿生机器人领域取得了新的进展。
团队研发的跨介质吸附仿生机器人,能从水里“飞”到空中,是一种跨水空的无人航行器,为未来的高性能跨介质无人系统提供了新的思路。相比于传统的飞行机器人,跨介质仿生吸附机器人可长时间工作,并同时覆盖水下和空中的运动范围,这在探索基础科学问题,研制具有潜在用途的高性能跨域航行器方面具有重要意义。
科研工作者们
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