

如今,受动物启发的机器人非常流行,最近的创造物借鉴了鸟类、蛇、章鱼,甚至昆虫的能力。昆虫王国刚刚提供了它最新的灵感,这种灵感可以在极小的尺度上带来巨大的好处。
在过去十年里,一群来自多所大学的机械工程研究人员一直深入研究叩头虫的进化、解剖和运动。近年来,该团队将重点放在了这种微小昆虫胸部的一块肌肉如何使其不仅能跳跃远超自身体长的距离,还能在翻倒时自行翻正。这种被称为“弹屈屈曲”的推进方式被视为可以应用于机器人领域的一种自然特征。
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正如在一篇新发表的论文中详细介绍的,该论文发表在《美国国家科学院院刊》上,由Sameh Tawfick领导的团队设计了一系列模仿叩头虫解剖结构的螺旋驱动器。当被拉伸时,这种梁状装置会发生屈曲并像昆虫的胸部肌肉一样储存弹性能量。一旦驱动器释放,由此产生的放大推力会将微型机器人向上推进,使其能够以与真实昆虫大致相同的速度越过障碍物。这种称为“动态屈曲级联”的运动可以被未来的机器人用于检查喷气式涡轮机等大型系统的内部结构,使用小型车载摄像头进行勘探。
Tawfick 在一份声明中解释道,该团队对四种机器人驱动器变体进行了实验,以根据生物数据和数学模型确定哪种最为经济有效。最终,两种设计在无需人工干预的情况下成功地推动了机器人。
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Tawfick 说:“展望未来,我们还没有对下一代这些机器人的确切设计制定固定的方法,但这项研究为这项技术的发展播下了种子。”他解释说,整个试错过程与生物进化相似。
科学家们还认为,未来使用动态屈曲级联驱动器的昆虫大小的机器人可以部署在大型农场等农业环境中。通常情况下,无人机和漫游车等技术会监测田地,但这些微小的设备可以开辟全新的、更精细的观察和记录方法。