这种侧身滑行的机器人螃蟹非常小,可以穿过针眼

使用激光控制这种微小的生物。

这种微型机器蟹足够小,可以从针眼中侧身爬行。
这种微型机器蟹足够小,可以从针眼中侧身爬行。

工程师们已经开发出世界上最小的遥控步行机器人,它模仿了一只迷你螃蟹,可以在没有任何电线、液压、电力或其他标准机械部件的情况下横向移动。

机器蟹——它们的宽度只有五十分之一英寸(0.5 毫米)——也可以弯曲、扭曲、转身甚至跳跃。 通常,步行机器人具有机械设计,其中包含许多由电源供电的运动部件。 然而,这些八足小动物的设计要简单得多,只包含一些可以被激光操纵的漂亮材料。

类似甲壳类动物的机器人由弹性“记忆泡沫”合金制成,可以像儿童弹出式书籍一样转变为 3D 形状:2D 蟹形合金轮廓连接到机器人的拉伸橡胶基板上 脚; 当基材松弛并减小表面积时,材料被迫向上变成所需的 3D 蟹形。

弹出过程的模拟,使机器人具有 3D 形状
弹出过程的模拟,使机器人具有 3D 形状

当 3D 合金被激光加热时,它会试图恢复到原来的扁平 2D 形状。 然而,在合金完全变平之前,它会迅速冷却并弹回 3D 螃蟹形状。 这种形状的快速变化是机器人运动的原因。

合金上的特殊玻璃涂层可以更容易地引导激光加热机器人的某些区域,从而实现广泛的运动。 为了让螃蟹侧身行走,激光从身体的一侧照射到另一侧,在身体变平并弹回原形时产生一种穿过身体的波浪; 这种运动波导致小螃蟹向激光的方向移动。

机器人在使用激光加热和冷却时变平和收缩的视频,使其能够侧向行走
机器人在使用激光加热和冷却时变平和收缩的视频,使其能够侧向行走

根据声明,新机器人可以以每秒大约一半自身身体长度的最大速度移动。 这种令人印象深刻的速度之所以成为可能,是因为机器人的材料在被激光加热后冷却的速度有多快。 伊利诺伊州西北大学的生物医学工程师和纳米技术专家高级研究员约翰·罗杰斯在一份声明中说:“由于这些结构非常小,冷却速度非常快。” “事实上,缩小这些机器人的尺寸可以让它们跑得更快。”

在观看机器人移动时,您可能会认为它的运动受到了螃蟹形状的启发。然而,实际上恰恰相反。西北大学的学生在了解了这种材料对激光的反应后确定了这种形状。 “这是一个创造性的突发奇想,”罗杰斯说。 “学生们对小螃蟹的横向爬行动作[相似之处]感到鼓舞和逗乐。”

在这项新研究中,研究人员还创造了类似于尺蠖、蟋蟀和甲虫的毫米大小的机器人。 “通过这些组装技术和材料概念,我们可以制造几乎任何尺寸或 3D 形状的步行机器人,”罗杰斯说。

2021年,同一个研究小组还创造了世界上最小的飞行微芯片,它与沙粒大小相同,模仿枫树种子的形状,他们当时报道

除了看起来很可爱,这些小机器还可以做有价值的工作。罗杰斯说:“你可能会想象微型机器人是修复或组装小型结构的代理,或者是清除阻塞动脉、止血或消除癌性肿瘤的手术助手——所有这些都是微创手术。”

该研究于 5 月 25 日在线发表在《科学机器人》杂志上。

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