科技 | 以折紙為靈感，1.2克微型機器人能跑能游還能鉆彎道

日前，國防科技大學團隊在《自然》子刊《微系統與納米工程》上發表了一項關于微型機器人的研究成果。

該研究展示了一款名為 PLioBot 的并聯腿昆蟲級機器人，其重量僅為 1.2 克，比一枚一元硬幣更輕，但能夠實現在草地、沙地、石堆等多種地形上的移動，并可負重 1.4 克鉆過 L 形彎道，同時具備水下活動能力。

該機器人的制造方式區別于傳統微型機器人的零部件分別加工再組裝的方法。研究團隊采用五層復合材料，將壓電陶瓷作為驅動元件、碳纖維預浸料作為結構骨架、聚酰亞胺薄膜作為柔性關節，通過飛秒激光切割出精密槽口與78 個鉸鏈位置后，經層壓、加熱固化和最終折疊，使一張二維的“折紙”材料直接成型為三維機器人。這一過程實現了驅動與結構的一體化集成制造，無需單獨組裝與對準。

PLioBot 的四條腿采用并聯腿結構，每條腿由兩個獨立壓電陶瓷驅動，通過調節驅動信號的相位差，足端可畫出橢圓軌跡，使機器人形成小跑步態。

在驅動頻率達到 60 赫茲、相位差為 100 度時，機器人進入共振狀態，最高移動速度可達每秒 44.6 厘米，相當于每秒行進 17.8 倍身長。

改變驅動信號即可實現后退、左轉、右轉等方向控制。測試中，該機器人在玻璃、亞克力、海綿等不同粗糙度表面均能移動，可爬升最大 12 度的斜坡，并在背負 1.4 克載荷的條件下，以每秒 8.56 厘米的速度通過長 16 厘米、寬 3 厘米的隧道，以及完成 L 形彎道的連續行進。

團隊還為機器人配備了可更換的腳墊，半球形腳墊適用于碎石與鵝卵石路面，鰭狀腳墊則可使其在 7 厘米深的水底爬行或在水面劃水。

目前該機器人仍通過電線供電，原因是其驅動所需的高電壓尚未由微型電池和升壓電路實現集成。研究團隊表示，下一步將致力于開發微型高壓集成電路，以實現無線自主運動。論文中提供的速度與負載關系曲線顯示，若要維持現有運動速度，無線模塊與電池的總重量需控制在 0.8 克以內。研究團隊認為，該機器人的結構設計、制造工藝和折紙成型方法，可推廣應用于其他類型昆蟲級機器人的開發。

來源：IT之家

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