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【工业之美】这款全球最小的四足机器人,比蚂蚁的脸还要小

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【工业之美】这款全球最小的四足机器人,比蚂蚁的脸还要小

机器人能否更能小,主要取决于磁性材料和机器人腿部结构设计。

图片来源:马里兰大学

与很多研究人员一样,美国马里兰大学的学生Ryan St. Pierre也在尝试挑战微型机器人的极限。

“让机器人变得更小,是一个有趣的挑战。”他在接受IEEE SPECTRUM的采访时表示。与其他微型机器人都试图模拟昆虫外形不同,他的四足机器人外观相当普通。

目前全球最小四足机器人 图片来源:马里兰大学

两年前,Ryan做出了当时全球最小的四足机器人,20毫米长,1.6克重,臀部高5.6毫米。它并不是个全自动化的机器人,更像是一块小磁铁。

它的内部没有电机和电池,需要通过外部磁铁驱动。由于四足设计巧妙,这块“小磁铁”可以在任何表面行进,在平坦地面上的移动速度约为78毫米/秒。

前全球最小四足机器人在凹凸不平的马赛克平面上做运动测试 图片来源:马里兰大学

最近,Ryan完成了一款比“小磁铁”还要再小十倍的机器人。它的尺寸仅为2.5毫米x 1.6毫米x 0.7毫米,比蚂蚁的脸还要小,重量只有1微克。

全球最小四足机器人和蚂蚁脸的对比 图片来源:马里兰大学

和之前一样,这款机器人同样靠外部磁场驱动,磁场作用在小机器人腿部安装的立方磁铁,带动机器人四足转动,推动机器人前进。这个机器人可以实现前倾、慢跑、摇摆等不同的姿态和运动方式。

“当机器人的四足都朝向一个方向时,就摆出了前倾姿态。通过磁场改变四足的方向,就可以完成不同的姿态。” Ryan称。

全球最小四足机器人在进行运动测试 图片来源:马里兰大学

这个小机器人虽然体积小、结构简单,但跑的并不慢。它的运动速度达到37.3毫米/秒,相当于每秒可前进近15个身长的距离。且它的“抗疲劳”能力出色,在经过100万次循环测试后,没有明显的磨损或性能下降。

对于这个小家伙的潜在应用空间,Ryan在采访中提到,它最直观的的作用是帮助人们了解毫米级物体的腿部运动状况。例如,为研究蚂蚁如何运动提供了一个更加直观的模型。随着对这一量级物体动力学的了解不断深入,人们可以此为指导,设计出具有更多功能的微型机器人。

下一步,Ryan还将继续研究并制作更小的机器人。他认为,机器人能否更小,主要取决于磁性材料和机器人腿部结构设计。

当机器人体积过小,关节在运动中产生的摩擦力将变成影响其运动的主要因素,这需要通过增加腿长来增加扭矩,然而,“大长腿”会一定程度上降低运动效率。因此,下一代最小四足机器人或许很难再沿用现在的外观设计和驱动模式。

“沿用现有外观和驱动模式充满挑战,但这一研究将帮助人们进一步了解陆生爬行生物的腿部运动情况,或许还能反映出生物系统所面临的进化压力,告诉人们,它们是如何突破体积限制的。”Ryan说。

未经正式授权严禁转载本文,侵权必究。

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机器人能否更能小,主要取决于磁性材料和机器人腿部结构设计。

图片来源:马里兰大学

与很多研究人员一样,美国马里兰大学的学生Ryan St. Pierre也在尝试挑战微型机器人的极限。

“让机器人变得更小,是一个有趣的挑战。”他在接受IEEE SPECTRUM的采访时表示。与其他微型机器人都试图模拟昆虫外形不同,他的四足机器人外观相当普通。

目前全球最小四足机器人 图片来源:马里兰大学

两年前,Ryan做出了当时全球最小的四足机器人,20毫米长,1.6克重,臀部高5.6毫米。它并不是个全自动化的机器人,更像是一块小磁铁。

它的内部没有电机和电池,需要通过外部磁铁驱动。由于四足设计巧妙,这块“小磁铁”可以在任何表面行进,在平坦地面上的移动速度约为78毫米/秒。

前全球最小四足机器人在凹凸不平的马赛克平面上做运动测试 图片来源:马里兰大学

最近,Ryan完成了一款比“小磁铁”还要再小十倍的机器人。它的尺寸仅为2.5毫米x 1.6毫米x 0.7毫米,比蚂蚁的脸还要小,重量只有1微克。

全球最小四足机器人和蚂蚁脸的对比 图片来源:马里兰大学

和之前一样,这款机器人同样靠外部磁场驱动,磁场作用在小机器人腿部安装的立方磁铁,带动机器人四足转动,推动机器人前进。这个机器人可以实现前倾、慢跑、摇摆等不同的姿态和运动方式。

“当机器人的四足都朝向一个方向时,就摆出了前倾姿态。通过磁场改变四足的方向,就可以完成不同的姿态。” Ryan称。

全球最小四足机器人在进行运动测试 图片来源:马里兰大学

这个小机器人虽然体积小、结构简单,但跑的并不慢。它的运动速度达到37.3毫米/秒,相当于每秒可前进近15个身长的距离。且它的“抗疲劳”能力出色,在经过100万次循环测试后,没有明显的磨损或性能下降。

对于这个小家伙的潜在应用空间,Ryan在采访中提到,它最直观的的作用是帮助人们了解毫米级物体的腿部运动状况。例如,为研究蚂蚁如何运动提供了一个更加直观的模型。随着对这一量级物体动力学的了解不断深入,人们可以此为指导,设计出具有更多功能的微型机器人。

下一步,Ryan还将继续研究并制作更小的机器人。他认为,机器人能否更小,主要取决于磁性材料和机器人腿部结构设计。

当机器人体积过小,关节在运动中产生的摩擦力将变成影响其运动的主要因素,这需要通过增加腿长来增加扭矩,然而,“大长腿”会一定程度上降低运动效率。因此,下一代最小四足机器人或许很难再沿用现在的外观设计和驱动模式。

“沿用现有外观和驱动模式充满挑战,但这一研究将帮助人们进一步了解陆生爬行生物的腿部运动情况,或许还能反映出生物系统所面临的进化压力,告诉人们,它们是如何突破体积限制的。”Ryan说。

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