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下一代机器人蟑螂可以在水下环境中探索

发布时间:2021年08月18日    点击:[0]人次

下一代机器人蟑螂可以在水下环境中探索

在自然界中,蟑螂最多可以在水下生存30分钟。现在,机器人蟑螂可以做得更好。哈佛的动态微型机器人(HAMR)可以在陆地上行走,在水面游泳和在水下行走只要需要的时间,可以为这个小机器人探索提供新的环境中国机械网okmao.com。

下一代HAMR使用多功能脚垫,当HAMR需要游泳时,该脚垫依靠表面张力和表面张力引起的浮力,但是当HAMR需要下沉时,也可以施加电压以破坏水面。该过程称为电润湿,这是在施加电压的情况下材料与水表面之间的接触角的减小。接触角的这种变化使物体更容易破坏水面。

在水面上移动可使微型机器人逃避淹没的障碍并减少阻力。使用四对非对称襟翼和定制设计的游泳步态,HAMR机器人桨可在水面上游泳。利用机器人的被动襟翼和周围水之间的不稳定相互作用,机器人产生类似于潜水甲虫的游泳步态。这使机器人可以有效地向前游泳和转弯。

哈佛大学约翰·保尔森工程学院的博士后研究员凯文·陈(Kevin Chen)说:“这项研究表明,微型机器人可以利用小规模的物理学(在这种情况下为表面张力)来执行对大型机器人具有挑战性的功能。应用科学(SEAS)和该论文的第一作者。

当HAMR需要游泳时,HAMR的多功能脚垫依靠表面张力和表面张力引起的浮力,但是当HAMR需要下沉时,HAMR还可施加电压以破坏水面。图片来源:陈玉峰,尼尔·多希和本杰明·戈德堡/哈佛大学最新研究发表在《自然通讯》杂志上。

SEAS研究生,该论文的合著者Neel Doshi说:“ HAMR的大小是其性能的关键。” “如果更大,则要用表面张力支撑机器人,如果很小,则机器人可能无法产生足够的力来破坏它。”

HAMR重1.65克(大约相当于一个大回形针),可以承载1.44克额外的有效载荷而不会下沉,并且可以以高达10 Hz的频率拍打其腿。它涂有聚对二甲苯,以防止在水下短路。

一旦进入水面以下,HAMR的步态与在干燥土地上的步态相同,并且可以移动。要返回旱地,HAMR面临着来自水域的巨大挑战。两倍于机器人重量的水表面张力会向下推动机器人,并且感应扭矩会导致机器人后腿的摩擦力急剧增加。

研究人员加强了机器人的传动装置,并在机器人的前腿上安装了软垫,以增加有效负载能力并重新分配攀爬过程中的摩擦力。最终,机器人以适度的坡度行走,可以脱离水面。

高级作者罗伯特伍德(Robert Wood),SEAS工程与应用科学学院的查尔斯·里弗(Charles River)教授以及哈佛大学怀斯生物启发工程学院的核心教员说:“该机器人很好地说明了小型机器人所面临的挑战和机遇。”

“收缩带来的机会,更大的流动性,如在行走表面的水-但是,因为我们需要在更大的尺度授权可以在昆虫的大小开始主宰力量也带来了挑战。”

接下来,研究人员希望进一步改善HAMR的运动能力,并找到一种无需斜坡即可返回地面的方法,也许结合壁虎风格的粘合剂或脉冲跳跃机制。