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作者:王延斌 隗海燕 来源:科技日报 发布时间:2022/9/18 14:04:09
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我国研究人员首创用微波直接驱动机器人

 

科技日报记者 王延斌 通讯员 隗海燕

不需要携带任何电类器件,可以灵活地工作在其他驱动方式尚不能胜任的某些特殊场合(比如封闭、非透明结构体内部),这是哈尔滨工业大学(威海)机器人研究所软体机器人实验室于近日刚刚研制成功的“直接利用微波驱动的机器人”的两大特色。该机器人首创性地直接利用微波驱动,从而为机器人驱控提供了一种全新的方式。

最近,国际期刊《尖端科学》刊发了上述研究成果。该成果提醒着科研界:当现有驱动方式不能胜任时,微波驱动可以提供新的方案,或许可以解决工程实际问题。

微波是指频率在300MHz—300GHz之间的电磁波,具有穿透性、选择性加热性、体积均匀加热性和信息性等特点。微波在生活、工业等领域应用场景众多,比如人们常用微波炉、钢铁冶金焊接、生物杀菌等。微波也是常见的无线通信手段。相比于磁场、光、超声和湿度等无线致动方式,微波可无损耗地穿透某些非透明障碍物,例如水泥、陶瓷、塑料等。同时,利用相控阵技术,微波也可实现非机械快速转向与聚焦。

目前,尚未有学者研究利用微波直接驱动机器人的相关技术。哈尔滨工业大学(威海)赵建文教授、邢志广博士团队自2019年开始启动上述项目。他们利用角锥喇叭天线发射的频率为2.47GHz、功率为700W的微波对机器人进行驱动,并实现了多个驱动器联合运动的定量控制。同时,他们也提出了一种基于导线和形状记忆合金弹簧的伸缩致动器,并基于此设计了一种四足爬行机器人。该机器人长15mm,重量仅为0.42g,展示了微波致动机器人在小型化、轻量化方面的优势。

感性运动是指植物体受到不定向的外界刺激而引起的局部运动。比如烟草在光强时关闭,夜晚开花。科研人员利用4组伸缩致动器,模仿植物的感性运动,黄色的导线如同植物的花蕊,当微波照射在这些“花蕊”上时,“花朵”的四片花瓣就会打开;当没有微波时,花瓣则会全部闭合,显示了微波在集群驱动方面的优势。

据了解,上述团队长期致力于软体机器人、软传感器及智能材料驱动相关研究,聚焦于软体机器人在复杂设备内部检修方面的理论及工程应用。相关研究成果已用于核电设备内部检修等场合。团队也将持续开展微波驱动相关研究,改进微波驱动的频控能力并降低功耗,从而在封闭容器内部器件控制、体内操作微器械开发等方面得到工程应用。

 
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