2025-08-15 07:07:23 23377次浏览

?  中新网杭州8月14日电(林波 杨佳吟)从108米高的标志塔顶掉落,摔在地上片刻后,它再次起身蹦跶……这款“打不死的小强”是西湖大学工学院机械工程讲席教授姜汉卿实验室研发的“昆虫尺度的软体机器人”。

  “它个头小小的,身长仅2厘米,体重仅2克,像极了那个生命力顽强、却也令许多人皱眉的‘打不死的小强’。”姜汉卿于近日受访时表示,这款“昆虫尺度的软体机器人”能在复杂的野外环境自主爬行、跳跃、游泳,未来可以应用于搜救、水体监测等场景。

  为何研发这款机器人?

  姜汉卿表示,这款“小强”机器人非常轻巧,可以在没有搭建电场、磁场的环境中自主运动,还能走出实验室到户外环境自由探索。

  这款昆虫大小的机器人为什么这么“能打”?

  姜汉卿解释说,这款机器人的灵感来源于昆虫。在自然界中,昆虫等小型生物之所以能轻盈穿梭、矫健爬行,靠的正是肌肉的高效率收缩机制,它们小小的肌肉能爆发出惊人的力量。

  受肌肉伸缩的启发,姜汉卿从力学角度出发,利用弹性力和静磁吸力的平衡来实现机器人类似肌肉收缩的运动,“我们设计了驱动系统,塞进‘小强’的小身板里。”

  据介绍,驱动系统分为两部分,下方是嵌入软磁铁的线圈,上方是硬磁铁,硅胶外壳可以产生弹力。通电后,线圈产生的磁场可以进一步增强软磁铁和硬磁铁之间的静磁吸力,同时引入洛伦兹力,实现对吸力的动态调控。

  这一“磁吸+弹性”的巧妙结合,让“小强”可以在低电压(<4V)下产生高达210N/kg的输出力和60%的变形率,远超传统技术水平。

  这正是最近姜汉卿实验室提出的全新电磁弹性体驱动机制,这一机制有效突破了柔性与微型系统中传统驱动方式的性能瓶颈,在高输出力、大形变与低电压驱动之间实现了有机统一,也让“昆虫尺度的软体机器人”能够在复杂户外环境中实现完全自主运动。

  此外,这款机器人的生命力也和其它昆虫一样强大——能耗低,只有56毫瓦,跟小LED灯差不多。

  这款机器人,在未来社会生活中有何应用?

  “它们可以帮助人们做人类甚至许多机器人做不到的关键事情。”姜汉卿解释说,实验室里几种不同的“小强”机器人,各有所长、各司其职。

  譬如,蠕动式爬行机器人,从30米的高空甚至108米高空自由落体后,还能毫发无损地继续匍匐前进,极限抗冲击的能力令它非常适合在废墟、瓦砾、狭小缝隙中执行搜救任务。未来,在地震等重大自然灾害发生后,它可以被无人机从空中投放,快速渗透进入废墟深处,寻找被困人员位置并发出信号,成为生命搜救的“先锋兵”。

  而自驱动游泳机器人,能在自然水体中自主游动超过一小时,未来,可以派小巧灵活的它检测水下环境或监测污染。(完)

中国高校研发昆虫尺度软体机器人 可应用于搜救等场景

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