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近日,由美国哈佛大学微型机器人实验室打造的小型飞行机器人Robobee获得了新突破——实现了在柔软的“人造肌肉”驱动下的受控飞行,即由软驱动器提供动力以实现受控飞行。目前。这一成果刊登在最新一期的《Nature》上。
据悉,Robobee在撞到墙壁、地板、玻璃盒子或其他机器人时,可以“幸免于难”,这得益于研究团队开发的软驱动器。该驱动器具有足够高的功率密度和可控性,可以实现机器人的悬停飞行。为了实现软驱动机器人的受控悬停飞行,研究人员重点解决两方面的挑战:开发具有足够功率密度的软驱动器,并设计驱动和控制策略以解决执行非线性问题。首先,为了解决功率密度问题,研究人员在开发的电驱动软驱动器的基础上进行研究,并开发了多层紧凑的DEA,其功率密度为600Wkg-1,无需预应变;其次,研究人员将DEA集成到轻巧的襟翼机构中,并利用系统共振来消除由非线性换能引起的高次谐波;然后,DEA被安装在轻型机身上,DEA的两端连接到平面四杆变速器。同时,研究人员还设计了一个155mg的襟翼模块,这些模块可以组装成几种配置,并展示出RoboBee各种飞行能力,如被动稳定的上升飞行和控制悬停飞行。四翼双作动器模型可以在杂乱的环境中飞行,并在一次飞行中克服多次碰撞。研究人员表示,为了使软体空中机器人能够自主飞行,未来的研究需要降低软执行器的工作电压,提高其功率效率,并进一步提高其功率密度。为了提高转换效率,研究人员可能会采用电驱动软执行器的新架构,例如电液Peano-HASEL执行器,可以使用柔性金属电极来减少电阻损耗;为了提高功率密度,研究人员可能探索具有更高介电强度和更低粘弹性的电活性聚合物,并将其纳入未来的柔软人工飞行肌肉中。哈佛微型机器人实验室由RobertWood教授建立,隶属哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院。该实验室拥有新型机器人设计、制备、测试的多种仪器和设备,通过实验性的方法来开发机器人,并用于研究微机械、致动技术、流体力学、控制和微电子学中的基础科学问题。该实验室研究方向分为微型机器人、仿生机器人和软体机器人三类,曾诞生过RoboBee、HAMR、Octobot等著名的机器人系统。
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