小型飞行机器人Robobee获得了新突破

近日，由美国哈佛大学微型机器人实验室打造的小型飞行机器人Robobee获得了新突破——实现了在柔软的“人造肌肉”驱动下的受控飞行，即由软驱动器提供动力以实现受控飞行。目前。这一成果刊登在最新一期的《Nature》上。

据悉，Robobee在撞到墙壁、地板、玻璃盒子或其他机器人时，可以“幸免于难”，这得益于研究团队开发的软驱动器。该驱动器具有足够高的功率密度和可控性，可以实现机器人的悬停飞行。

为了实现软驱动机器人的受控悬停飞行，研究人员重点解决两方面的挑战：开发具有足够功率密度（>200 W kg-1）的软驱动器，并设计驱动和控制策略以解决执行非线性问题。

首先，为了解决功率密度问题，研究人员在开发的电驱动软驱动器的基础上进行研究，并开发了多层紧凑的DEA，其功率密度为600W kg-1，无需预应变；其次，研究人员将DEA集成到轻巧的襟翼机构中，并利用系统共振来消除由非线性换能引起的高次谐波；然后，DEA被安装在轻型机身上，DEA的两端连接到平面四杆变速器。同时，研究人员还设计了一个155 mg的襟翼模块，这些模块可以组装成几种配置，并展示出RoboBee各种飞行能力，如被动稳定的上升飞行和控制悬停飞行。四翼双作动器模型可以在杂乱的环境中飞行，并在一次飞行中克服多次碰撞。

研究人员表示，为了使软体空中机器人能够自主飞行，未来的研究需要降低软执行器的工作电压，提高其功率效率，并进一步提高其功率密度。为了提高转换效率，研究人员可能会采用电驱动软执行器的新架构，例如电液Peano-HASEL执行器，可以使用柔性金属电极来减少电阻损耗；为了提高功率密度，研究人员可能探索具有更高介电强度和更低粘弹性的电活性聚合物，并将其纳入未来的柔软人工飞行肌肉中。

哈佛微型机器人实验室由Robert Wood教授建立，隶属哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院。该实验室拥有新型机器人设计、制备、测试的多种仪器和设备，通过实验性的方法来开发机器人，并用于研究微机械、致动技术、流体力学、控制和微电子学中的基础科学问题。该实验室研究方向分为微型机器人、仿生机器人和软体机器人三类，曾诞生过RoboBee、 HAMR、Octobot等著名的机器人系统。