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仿水黾机器人问世 可悬停水面腾空跳跃

2015-08-01 17:07:33   来源:科技生活在线   评论:0   [收藏]   [评论]
导读:小编按:这款机器人不同于其他利用浮力浮在水面的机器人,它的长腿和很轻的重量使其能够利用表面张力而保持漂浮。他们预测这种小机器人能够通过无线通讯使用在环境监测、教学、娱乐等用途中。
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  在汤姆·克鲁斯(Tam Cruise)2002年主演的影片《少数派报告》中有这样一段场景:蜘蛛机器人侵入了队长约翰·安德顿(John Anderton)的浴室,这是该影片的一大亮点。现在,有一支由多个国家的研究员组成的国际研究小组开发出了一种能够在水面上悬停和工作的昆虫机器人。

  首尔国立大学的机械工程学教授Kyujin Cho表示:“我只是对水黾如何能够在水面上跳跃感到着迷,我很高兴看到我们能够从自然中获得灵感,重建这个最迷人的自然运动。”

  原型机器人仅重68毫克,身体长度为2厘米。

  首尔国立大学和哈佛大学的研究员们研究了水黾如何在水面上跳跃,希望开发出一种能够在水面上行进的机器人。他们注意到,水黾的长腿会逐渐加速,这样水表就不会迅速消退并与腿分开。

  研究员们从理论上推断水黾的长腿发出的最大力量总是小于水表的表面张力能够承受的最大力量。他们在自己设计的机器人中利用转矩逆转弹射器机制产生一个很小的初始转矩,然后在不超过水表的表面张力的情况下逐步加强。

  从高速摄影机拍摄的昆虫视频来看,水黾会将腿向内侧划动以便将它们对抗水的表面张力的时间最大化,从而将整个动能最大化。它们还可以利用相同的原理实现升空跳跃。

  只要水面不破裂,它就可以承受住16倍体重的昆虫机器人。昆虫机器人在水面上跃起的高度与它们在坚硬的地面上跃起的高度差不多。

  除了Cho之外,这个国际研究小组的成员还包括:首尔国立大学的生物学教授Pootr Jablonski和Sangim Lee、流体动力学教授Ho-Young Kim以及哈佛大学的仿生机器人学教授罗伯特·伍德(Robert Wood)。

  他们的研究成果已经被发布在7月31日的科学杂志上。(BI中文站)

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  美国Carnegie Mellon大学的Yun Seong Song和Metin Sitti,模拟水黾——一种利用表面张力在水面上行走的昆虫——制造出了一种能够在水上高机动性行走的机器人。

  他们的小机器人不同于其他利用浮力浮在水面的机器人,它的长腿和很轻的重量使其能够利用表面张力而保持漂浮。他们预测这种小机器人能够通过无线通讯使用在环境监测、教学、娱乐等用途中。

  Sitti说:“水黾机器人——我们称之为表面张力机器人昆虫动力学探测器(STRIDEs)——能够在仅3-4毫米深的水面行走。由于它的腿比那些基于浮力的机器人阻力更小,因而能量效率和敏捷性大大优于那些浮力型机器人。”当然,如果STRIDEs的尺度变大到米的量级,它的这些优点就都没有了。

  科学家们通过建模和计算分析,发现最佳的机器人腿为5厘米长,上面覆上一层特氟隆。12条这样的腿连接在重1克的机身上,能够提供9.3克的有效载荷。

  水黾使用特殊的桨状腿通过划桨运动来进行移动。机器人也通过类似的方式来运动,3个连接在“T”型腿上的压电制动器提供水平和垂直的运动,来完成移动所需的椭圆形划桨运动。水黾能够以1.5米每秒的速度运动,而第一台机器人的运动速度为每秒3厘米,且能够转弯、旋转和后退。

  目前的机器人并不能在起伏较大的水面上行走,Sitti希望通过改进它的载重能力和防水性,使其能够抵御波浪和风暴。

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