「科学强国」“翻筋斗”去探测？微型攀爬机器人亮相

近日，清华大学航天航空学院研制出一种微型攀爬机器人，能在不同形貌表面攀爬，还可以在两种不同表面之间过渡。

受浮游生物水螅多种运动步态的启发，研究人员通过对可变刚度“智能关节”的控制，实现了机器人在步进、“翻筋斗”前进和翻转过渡三种运动步态之间的按需切换。最终，机器人可以在不同材质、不同粗糙度、不同形貌墙面攀爬，并在两种不同墙面之间过渡。

研究人员提出了电压驱动3D软致动器的设计策略和制造技术，该技术可以在小尺度下、在不同配置之间可逆地变形。这些发展为软微型机器人提供了路线，可以根据需要改变其3D形状，演示了其能够在平面和曲面上攀爬并在不同表面之间转换，可以经历各类管道、齿轮等曲面结构，并且能够通过指令到达指定位置进行故障检测等任务。

这项研究的课题组成员张一慧介绍，“解锁”了这一新技能后，该微型软体攀爬机器人可进入一些狭窄、复杂的环境中，代替人类执行探测等作业任务。例如在飞机发动机、炼油机等复杂系统中的勘探和检测方面具有巨大潜力。

新的研究开发了具有定制3D配置和主动刚度调节的电压驱动软小型致动器。在力学建模的指导下，液晶弹性体（LCE）中的编程应变分布和屈曲驱动3D组件的组合允许在毫米尺度（从1到10mm）下进行电压驱动的复杂3D到3D形状变形（弯曲角度>200°），这是以前无法实现的。这些软致动器能够开发出可变形的电粘性脚垫，该脚垫能够适应不同的曲面和刚性可变的智能关节，从而在单个微型机器人中实现不同的运动步态，能够在多平面环境下前进，到达指定位置。

随着时代的发展，机器人也将走进千家万户，成为人类生产生活必不可少的最佳助手！

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作者：杰西

编辑：赵狄娜

审核：龚紫陌

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