受蟑螂启发的机器人，设计用于有限空间的应用

HAMR-Jr是一个受蟑螂启发设计的机器人，可以做一些不可思议的事情科罗拉多大学博尔德分校哈佛大学的工程师Kaushik Jayaram和他的同事们给“小”这个词赋予了一个全新的含义:HAMR-Jr可以挤到一分钱的表面，重量比一个回形针还轻。不过，不要让它的大小欺骗了你。这个四条腿的机器人还可以携带高达自身重量10倍的货物，并达到最高速度，就其大小而言，可以与塞伦盖蒂草原上的猎豹相提并论。

“HAMR-Jr可以实现接近动物机械灵巧的步态，这表明我们不需要在设计复杂性或可制造性上妥协，以缩小机器人的尺寸，”麻省理工学院助理教授Jayaram说Paul M. Rady机械工程系．

Jayaram在哈佛大学做博士后时领导了这个小机器人的设计微型机器人实验室。(HAMR代表哈佛移动微型机器人)。它的长度是其前身HAMR-VI的一半，使其成为世界上最小和最快的机器人之一。

工程师对这样的小机器人有很大的计划。Jayaram说，有一天，HAMR-Jr大小的机器可以爬进飞机引擎或其他机械师无法到达的地方进行必要的检查。他们甚至可以给人类病人做手术。“我想制造出能走出实验室，像虫子一样跑来跑去的机器人，”他说。

被误解的蟑螂

对于Jayaram来说，这个项目是一长串机器人设计中最新的一个，他们的灵感来自一个不太可能的来源:备受诟病的蟑螂。

Jayaram之前制造了一个名为CRAM的小型机器人，它可以像城市害虫一样挤进看似不可能的空间。的另一个他的作品可以头朝前撞到墙上，然后继续跑，就像蟑螂一样。

“在读研究生之前，我从来都不喜欢蟑螂，”贾亚拉姆说。“但是，这些年来，我一直觉得，‘是的，你很恶心。但作为一种模式生物，你也很有用，我们可以从中学习东西。’”

HAMR-Jr的设计初衷是模仿这种令人讨厌的昆虫的速度和机动性，但它也带来了一系列工程挑战。

例如，传统的马达无法在这种尺寸的机器人上工作。当它们太小时就会过热。因此，研究小组使用了一种叫做“压电致动器”的工具来为HAMR-Jr提供动力——一种被电压击中时会弯曲的薄材料。

HAMR-Jr也可能是世界上最高科技的纸飞机之一。Jayaram解释说，为了制造出这么小的机器人，研究人员首先使用激光将其身体部位的形状蚀刻到碳纤维复合材料片上。

Jayaram说:“我们把平面上的所有东西都做成二维结构，然后像折纸一样折叠成三维结构。”“在显微镜下观察需要花很多时间才能让它发挥作用。”

小机器人，大希望

这些疼痛的眼睛得到了回报:HAMR-Jr可以左右转弯，甚至向后滑行。它的奔跑速度接近自身长度的14倍，也就是每秒1英尺。相比之下，猎豹，哺乳动物世界的速度恶魔，冲刺速度大约为每秒16个身长。

Jayaram补充说，HAMR-Jr只是一个开始。从理论上讲，工程师们可以用他的团队同样的方法制造更小的机器人——只有铅笔橡皮擦大小或更小。

“我们展示了我们的设计和制造方法是高度可扩展的，”Jayaram说。“我们可以把所有东西缩小或放大，机器人仍然可以工作。”

贾亚拉姆想看看他还能从昆虫身上获得什么灵感:他能不能制造一个有六条或八条腿的微型机器人，而不是HAMR-Jr的四条腿?如果一个小机器人足够灵活，能在被踩到的情况下幸存下来，那该怎么办?

换句话说，当你身边有蟑螂的时候，没有什么是你做不到的。

“我对生物学和工程学的前沿问题很感兴趣，”Jayaram说。“生物学能做什么工程不能做的?”

-副主编Chris Vavra编辑控制工程、CFE媒体与技术、cvavra@cfemedia.com．

您是否具有本内容中提到的主题的经验和专业知识?您应该考虑为我们的CFE媒体编辑团队做出贡献，并获得您和您的公司应得的认可。点击在这里开始这个过程。