据我们所知,世界上最小的步行机器人

几年前,Spectrum IEEE已经
撰写了当时存在的最小的四足机器人-尺寸仅为20毫米,支腿高度为5.6毫米,重量为1.5克。 它的开发者,来自马里兰大学
Sarah Bergbreiter实验室的 Ryan Saint-Pierre也向我们展示了一张甚至更小的机器人(仅重100毫克)的照片。 当我们在ICRA 2016大会上看到所有这些内容时,我们问Ryan是否会进一步降低排放量:
他告诉我们:“解决制造尽可能小的机器人的问题总是很有趣的。” -当我按照相同的方案创建机器人时,它的长度为2.5毫米,比我们在ICRA上展示的要小一个数量级。 较小的机器人更容易渗透到大型机器人无法爬行的地方,并且各种尺寸的机器人都可以提高其实用性。”
但是事实证明,单单还不够,圣皮埃尔研制了四足机器人,比计划的要少十倍:它的重量只有一毫克,还不到蚂蚁的头。
瑞安(Ryan)向我们发送了一个正在工作的机器人的视频,尽管很难想象它有多小。 对于规模,想象一下一只蚂蚁-它不是很大,只有几厘米长,微型机器人的尺寸是2.5毫米×1.6毫米×0.7毫米。 它的电路类似于具有旋转肢体的机器人,例如
RHex ,其质量是这种微型四
脚架的质量的一百万倍。
像它的前辈一样,该机器人太小了,无法使用传统的电子设备或电动机。 它的腿受到外部磁场的控制,从而影响嵌入腿中的微小立方磁铁。 旋转的磁场使磁铁旋转,从而使脚的旋转速度高达150 Hz。 通过以不同方式将磁体放置在腿中,可以实现不同类型的步态。 机器人的最高速度令人印象深刻,为37.3毫米/秒,即每秒14.9英寸的身体长度,令人惊讶的是,该机器人具有相当强的弹性,在“无明显磨损或效率降低的迹象”下运行了100万次。
为了了解更多信息,包括使用此类机器人的真实示例,我们通过电子邮件与Ryan Saint-Pierre进行了交谈。
IEEE Spectrum :您可以将您的机器人与其他小型步行机器人进行比较吗?
瑞安·圣·皮埃尔(Ryan Saint-Pierre) :在这项工作中,展示了使用脚移动的最小,最快的微型机器人之一。 有较小的微型机器人,但通常不使用腿来移动。 这项工作有助于在机器人技术和生物学领域增进对毫克级运动动力学的理解。
一只干热带蚂蚁对虾蜥蜴头旁边的毫克机器人该论文声称,磁铁在腿中的定向导致机器人运动的跳跃方式。 为什么选择这样的步态,而其他步态的潜在好处是什么?步态可以通过选择磁体相对于彼此的方向进行机械设置。 最初,当所有四个磁体都指向一个方向时,我选择了跳跃选项,以方便手动组装和布置磁体。 在随后的版本中,当磁铁的对角线排列重合时,我使用了小跑。 步态在平坦和崎terrain的地形上行驶时非常重要,更改曲面时可能需要改变步态,但是在项目的此阶段这是不可能的。
这种大小的四足机器人的潜在用途是什么?首先是要帮助理解毫克尺上脚的运动动态,并获得更具代表性的蚂蚁运行的计算和物理模型。 更好地了解毫克级运动的基本原理,对于这种规模的自主机器人的开发和管理将非常有用。
您可以使机器人更小吗? 有哪些好处和挑战?绝对有可能。 一切都取决于生产磁性材料和机器人主体的可用技术。 但是,如果减小尺寸,将力转移到腿上的方案保持不变,则可能会出现问题。 摩擦力将开始在关节处占主导地位,这将需要增加扭矩来旋转支腿,并降低运动效率。 与目前的毫克相比,减小尺寸将需要改变运动策略。 但是,在不改变工作方案和转移努力的情况下减小规模,将使我们有了借助腿部扩大地面运动的想法,将揭示对运动的基本限制,并为生物系统的进化压力提供想法。
我承认,我对缺乏立即将这些小型机器人发送到我们体内以便它们在那里运行并固定一切的计划感到失望,但是,与研究小腿带脚机器人的运动相关的近期目标可能会朝这个方向迈出非常小的一步。
马里兰大学的Ryan Saint-Pierre,Walker Gosrich和Sarah Bergbreiter(他们现在在卡内基梅隆大学工作)现在发表了题为“腿部以每秒15个身体长度的速度运动的3D毫克机器人”的演讲。在2018年希尔顿头岛固态传感器,执行器和微系统研讨会会议上,她获得了最佳工作奖。