研究人员制作出史上最快的游泳软体机器人“Butterfly bots”

研究人员制作出史上最快的游泳软体机器人“Butterflybots”"迄今为止，游泳软体机器人的游泳速度还不能超过每秒一个身位，但是海洋动物--比如蝠鲼--能够游得更快，而且效率更高，"关于这项工作的论文的通讯作者、北卡罗来纳州立大学机械和航空航天工程系副教授JieYin说。"我们想借鉴这些动物的生物力学，看看我们是否能开发出更快、更节能的软体机器人。我们开发的原型工作得特别好。"受蝠鲼生物力学的启发，北卡罗来纳州立大学的研究人员已经开发出一种节能的软体机器人，其游泳速度比以前的游泳软体机器人快四倍以上。这些机器人被称为"蝴蝶机器人"，因为它们的游泳动作类似于人在进行蝶泳时手臂的运动方式。研究人员开发了两种类型的蝴蝶机器人。一种是专门为速度而设计的，能够达到每秒3.74个身位的平均速度。第二种被设计成高度机动性，能够向右或向左急转。这个可操作的原型能够达到每秒1.7个身位的速度。"研究空气动力学和生物力学的研究人员使用一种叫做斯特劳哈尔数（Strouhal）的概念来评估飞行和游泳动物的能量效率，"该论文的第一作者、北卡罗来纳州立大学的新近博士毕业生YindingChi说。"当动物游泳或飞行时，Strouhal数在0.2和0.4之间，推进效率达到峰值。我们的两个蝴蝶机器人的Strouhal数都在这个范围内。"蝴蝶机器人的游泳动力来自它们的翅膀，它们的翅膀是"双稳态的"，这意味着翅膀有两种稳定状态。翅膀类似于一个扣式发夹，发夹在两种状态下都可以保持稳定的，在施加一定量的能量（通过弯曲它）之前和之后，当能量达到临界点时，发夹就会稳定地形成两种不同的形状。在蝴蝶机器人中，受发夹启发的双稳态翅膀被连接到一个柔软的硅胶体上。用户通过将空气注入软体内部的腔室来控制翅膀在两种稳定状态之间的切换。当这些腔室充气和放气时，机身就会上下弯曲--迫使机翼随之来回摆动。"以前开发扑翼机器人的大多数尝试都集中在使用电机直接向双翼提供动力。我们的方法使用双稳态翼，通过移动中心体被动地驱动。这是一个重要的区别，因为它允许简化设计，从而降低了重量"。研究人员表示。更快的蝴蝶机器人只有一个"驱动单元"，这使得它虽然游速非常快，但很难向左或向右转弯。可操控的蝴蝶机器人本质上有两个驱动单元，它们并排连接。这种设计允许用户操纵两边的翅膀，或者只"扇动"一个翅膀，这就是使它能够进行急转弯的原因。"这项工作是一个令人兴奋的概念证明，但它有局限性，"研究人员称，"最明显的是，目前的原型被细长的管子拴住了，这是我们用来将空气泵入中央机构的。我们目前正在努力开发一个无拴的、自主的版本。"这篇题为"高速高效、类似蝶泳的软体游泳器的系留"的论文将于11月18日发表在开放获取的《科学进展》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333247.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333247.htm

科学家制成迄今最轻快全功能机器人：以昆虫为模型，轻至 8 毫克

据物理学家组织网报道，美国华盛顿州立大学科学家以昆虫为模型，开发出一个迷你虫子和一个迷你水黾机器人，是迄今为止已知的最小、最轻、最快的全功能微型机器人。据介绍，它们的体重分别为8毫克和55毫克，且都能以每秒6毫米的速度移动，未来有望用于人工授粉、搜救、环境监测、微型制造或机器人辅助手术等领域。研究团队指出，这两款微型机器人的“秘密武器”是能使其移动的微型致动器。借助新的制造技术，他们将致动器小型化到重量不足1毫克，是迄今已知为微型机器人开发的最小、移动速度最快的致动器。这种致动器使用的材料是形状记忆合金，这种材料在加热时会改变形状。与移动机器人一般使用的电机不同，这些合金不包含任何移动部件或旋转部件。形状记忆合金通常不用于大型机器人运动，因为它们太慢了。致动器由两条直径为1/1000英寸的微小形状记忆合金线制成，只要有少量的电流，电线就可以很容易地加热和冷却，使机器人能够以每秒40次的速度拍打鳍或移动脚。在初步测试中，该致动器还能够举起150倍于其自身重量的重物。via匿名标签:#机器人频道:@GodlyNews1投稿:@GodlyNewsBot

科学家创造出世界上最小、最轻、最快的全功能微型水黾机器人

科学家创造出世界上最小、最轻、最快的全功能微型水黾机器人华盛顿州立大学的研究人员开发出了体积最小、速度最快的微型机器人，有望改变从人工授粉到外科手术的各个领域。这些机器人利用形状记忆合金进行运动，比以前的型号明显更轻、更快，通过模仿自然界昆虫的行为，有望实现更高的自主性和效率。图片来源：西悉尼大学图片社速度和微型化方面的突破机械与材料工程学院的博士生、这项研究的第一作者康纳-特里格斯塔德（ConorTrygstad）说："与这种规模的其他微型机器人相比，这是非常快的速度，尽管它仍然落后于它们的生物亲戚。一只蚂蚁通常重达五毫克，移动速度可达每秒近一米。"微型机器人的关键在于使机器人移动的微型致动器。特里格斯塔德利用一种新的制造技术，将致动器微型化到不足一毫克，这是目前已知最小的致动器。一个西悉尼大学创造的机器人被放在一个25美分硬币旁边，以显示其大小。资料来源：西悉尼大学领导该项目的西悉尼大学机械与材料工程学院工程学副教授NéstorO.Pérez-Arancibia说："这些致动器是迄今为止为微型机器人开发的最小、最快的致动器。"先进的致动器技术致动器使用一种称为形状记忆合金的材料，这种材料在加热时能够改变形状。之所以称之为"形状记忆"，是因为它能记住并恢复到原来的形状。与移动机器人的典型电机不同，这些合金没有任何活动部件或旋转组件。Trygstad说："它们的机械性能非常好，轻型致动器的开发开辟了微型机器人技术的新领域。"形状记忆合金一般不用于大规模机器人运动，因为它们的速度太慢。但在西悉尼大学的机器人中，执行器是由两根直径为1/1000英寸的微小形状记忆合金线制成的。只需少量电流，这些金属丝就能轻松加热和冷却，使机器人能够以每秒40次的速度扇动鳍或移动脚。在初步测试中，致动器还能举起超过自身重量150倍的物体。与其他用于使机器人移动的技术相比，SMA技术也只需要极少量的电力或热量就能使机器人移动。未来方向与改进Trygstad说："SMA系统对供电系统的要求要低得多。"他是一名狂热的钓鱼爱好者，长期以来一直在观察水黾，并希望进一步研究它们的动作。虽然西悉尼大学的水黾机器人是用扁平的拍打动作来移动自己，但自然界的昆虫会用腿做更有效率的划船动作，这也是真正的昆虫能移动得更快的原因之一。研究人员希望模仿另一种昆虫，开发出一种既能在水面上也能在水面下移动的水黾型机器人。他们还在努力利用微型电池或催化燃烧技术，使机器人完全自主，不受电源束缚。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1419851.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1419851.htm

芬兰研究团队开发出“仙女”机器人：靠风飞行、由光控制

芬兰研究团队开发出“仙女”机器人：靠风飞行、由光控制研究人员称，“仙女”可由光源供电和控制，比如激光束或LED，可通过改变形状来适应风向和风力，光束可用来控制聚合物组件的起飞和着陆。与自然界中的蒲公英种子相比，这种人造种子配备了一个柔性致动器。执行器是由光反应型液态结晶弹性体制成的，它在可见光的激发下诱导刷毛的打开或关闭。研究人员计划提高材料的灵敏度，使设备能够在阳光下运行。此外，他们还计划扩大该结构的规模，使其能够携带GPS和传感器等微电子设备及生化化合物。“仙女”飞行机器人项目始于2021年，将持续到2026年，主要应用人工授粉等。在未来，数以百万计的携带花粉的人造蒲公英种子可被自然风自由驱散，然后在光线的指引下前往特定地区，那里有等待授粉的树木。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1342091.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1342091.htm

受蝗虫启发的微型机器人有望成为跳远冠军

受蝗虫启发的微型机器人有望成为跳远冠军跳高机器人采用了一种受叩头虫启发而设计的装置，其中一个微型线圈致动器拉动一个梁状机构。随着致动器被逐渐拧紧，它导致机械装置逐渐弯曲并储存弹性能量。一旦机构达到某个临界点，所有能量就会突然释放并放大，将机器人向上抛出。新型跳远机器人也采用了类似的系统，不过其灵感来自另一种昆虫-蝗虫的后腿。该装置的核心是一个三维打印的弹性四杆连杆，它通过一个盘绕的致动器（后者由热处理尼龙鱼线制成）的扭转获得预载。一旦释放出储存的弹性能量，机器人就会在垂直和水平方向上跳跃，其水平距离远远超过受"叩头虫"启发的前辈们。托菲克及其同事制造并测试了108个这样的机器人，其中最小的仅重0.216克，却能跳跃60倍于其身体长度的距离。希望有一天，这些机器人的后代能够使用电池供电，配备传感器，应用于农作物监测或机械内部检查等领域。"据我所知，这是第一次有人展示昆虫级机器人的长距离跳跃能力，"托菲克说。"这意义重大，因为它赋予了机器人有计划的机动性，现在它可以从A地跳到B地，穿越比它自身大小还要崎岖的地形。"您可以在下面的视频中看到其中一个机器人的行动。有关这项研究的论文最近发表在《智能材料与结构》（SmartMaterialsandStructures）杂志上。相关文章:微型机器人模仿叩头虫可轻易跳过障碍物...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1396953.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1396953.htm

软性微型燃烧致动器可释放爆发性的机器人运动潜能

软性微型燃烧致动器可释放爆发性的机器人运动潜能靠燃烧燃料驱动机器人的想法似乎是上个世纪的事了，但正如康奈尔大学有机机器人实验室的一个研究小组所指出的那样，如今的电池很重，携带的能量也不多--因此电动执行器的性能是有限的。如果改用高能量的化学燃料，这些限制就会更高，因此研究小组开始设计一种新型的快速、高频机器人致动器，其运行方式与普通内燃机非常相似。这些微型致动器的直径约为5毫米（0.2英寸），能将甲烷和氧气吸入一个0.09毫升的简易燃烧室，并用火花将其点燃。燃烧室顶部覆盖着一层高弹性硅胶龙皮膜，它的作用有点像汽车发动机中的活塞，在燃料燃烧时伸展开来以扩大燃烧室的容积，然后迅速复原，将废气从侧面的小孔中排出。小型发动机在燃烧室上使用一层柔性膜，点火时膜会向外膨胀，然后卡回原位图/康奈尔大学这一切发生得非常快，但最终的结果是：撞击越大，薄膜弹出越多。这些致动器可以应对腔体体积膨胀高达140%的撞击，其作用力超过9.5N，而且速度很快，如果需要，可以以每秒超过100次的频率工作。康奈尔大学的研究小组将这些小型燃烧致动器的三维打印原型嵌入到一个微型刚性四足青蛙机器人的脚垫上方，这样，只要某个致动器的薄膜弹出，脚就会被向下推。他们设计了一种控制方案，可以改变致动器的火花频率、燃料等效比和燃料流量，然后将这些控制与两条左腿和两条右腿的控制结合起来，然后开始观察他们能让机器人做什么。他们成功地让机器人以振动步态向前爬行，并在不同高度向前跳跃，包括跳到更高的表面上。他们在旋转的基础上创造了一种蛇形前行步态，并让它在现场顺时针或逆时针旋转。为了证明致动器的爆发力，他们让机器人在空中跳了56厘米（1.8英尺），令人印象深刻，他们还演示了机器人可以在各种不同的固体、高摩擦力、低摩擦力和松散的表面上移动。他们还为机器人装载了32克重的货物（超过机器人自身重量的22倍），并证明他们仍然可以控制机器人的运动。最后，当需要进行超快速运动时，这些小执行器可以为机器人专家提供一个方便的额外选择--试想一下，如果阿特拉斯能够为其腿部液压系统提供爆炸性辅助，或者以燃烧为动力打出一拳，那该有多好。这项研究发表在《科学》杂志上。请看下面的视频。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1384151.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1384151.htm