近日，清華大學(xué)航天航空學(xué)院研制出一種微型攀爬機器人，能在不同形貌表面攀爬，還可以在兩種不同表面之間過渡。
受浮游生物水螅多種運動步態(tài)的啟發(fā)，研究人員通過對可變剛度“智能關(guān)節(jié)”的控制，實現(xiàn)了機器人在步進、“翻筋斗”前進和翻轉(zhuǎn)過渡三種運動步態(tài)之間的按需切換。最終，機器人可以在不同材質(zhì)、不同粗糙度、不同形貌墻面攀爬，并在兩種不同墻面之間過渡。
研究人員提出了電壓驅(qū)動3D軟致動器的設(shè)計策略和制造技術(shù)，該技術(shù)可以在小尺度下、在不同配置之間可逆地變形。這些發(fā)展為軟微型機器人提供了路線，可以根據(jù)需要改變其3D形狀，演示了其能夠在平面和曲面上攀爬并在不同表面之間轉(zhuǎn)換，可以經(jīng)歷各類管道、齒輪等曲面結(jié)構(gòu)，并且能夠通過指令到達(dá)指定位置進行故障檢測等任務(wù)。
這項研究的課題組成員張一慧介紹，“解鎖”了這一新技能后，該微型軟體攀爬機器人可進入一些狹窄、復(fù)雜的環(huán)境中，代替人類執(zhí)行探測等作業(yè)任務(wù)。例如在飛機發(fā)動機、煉油機等復(fù)雜系統(tǒng)中的勘探和檢測方面具有巨大潛力。
新的研究開發(fā)了具有定制3D配置和主動剛度調(diào)節(jié)的電壓驅(qū)動軟小型致動器。在力學(xué)建模的指導(dǎo)下，液晶彈性體（LCE）中的編程應(yīng)變分布和屈曲驅(qū)動3D組件的組合允許在毫米尺度（從1到10mm）下進行電壓驅(qū)動的復(fù)雜3D到3D形狀變形（彎曲角度>200°），這是以前無法實現(xiàn)的。這些軟致動器能夠開發(fā)出可變形的電粘性腳墊，該腳墊能夠適應(yīng)不同的曲面和剛性可變的智能關(guān)節(jié)，從而在單個微型機器人中實現(xiàn)不同的運動步態(tài)，能夠在多平面環(huán)境下前進，到達(dá)指定位置。
隨著時代的發(fā)展，機器人也將走進千家萬戶，成為人類生產(chǎn)生活必不可少的最佳助手！
