驅(qū)動器是一種具有可控變形能力的器件，也是微型機器人的“心臟”。清華大學科研團隊最新研制出一種薄膜狀的微型驅(qū)動器，可像“變形金剛”一般讓微型機器人實現(xiàn)連續(xù)形狀變化且“鎖定”其特定動作形態(tài)，提升其環(huán)境適應(yīng)能力。

研究人員表示，利用此驅(qū)動器以及團隊構(gòu)建的一種“搭積木”式的設(shè)計方法，制備出了目前已知世界最小、最輕的微型無線陸空兩棲機器人，其體長為9厘米、重25克。該成果18日晚在線發(fā)表于國際權(quán)威期刊《自然—機器智能》。

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圖為處于地面運動模式下的微型無線陸空兩棲機器人

讓機器人不僅能做走、跑、跳、飛、爬等動作，還能將任意形態(tài)隨時固定，是機器人應(yīng)用場景多元化的關(guān)鍵因素。據(jù)悉，目前5厘米以下的小尺度驅(qū)動器，通常難以同時實現(xiàn)連續(xù)的形狀變化與構(gòu)型鎖定，這嚴重制約了具有多種運動模式的機器人向微型化與無線化發(fā)展。

基于材料與結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計方法上的創(chuàng)新，清華大學航天航空學院、柔性電子技術(shù)國家級重點實驗室張一慧教授課題組自主研制出最小至幾毫米的微型驅(qū)動器，作為“可變形外骨骼”可用于集成傳感器、電機等功能元器件，進而構(gòu)建復(fù)雜的機器人系統(tǒng)。

“要讓機器人又小又輕、無線控制，還要具備復(fù)雜形態(tài)切換能力非常難。”張一慧說，新型驅(qū)動器具有優(yōu)異的變形能力和鎖定能力，通過電控制，可做到連續(xù)變形至任意狀態(tài)并將形態(tài)“鎖定”——這是以往小尺寸驅(qū)動器很難實現(xiàn)的。利用此驅(qū)動器組裝成的微型陸空兩棲機器人通過變形，可跑、可飛，動作靈活，地面運動速度最高可達每秒1.6米。

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圖為由多個驅(qū)動器單元構(gòu)成的迷你版“變形金剛”

此外，團隊還用10多個驅(qū)動器制出一款高4.5厘米、重僅0.8克的迷你版“變形金剛”。

張一慧表示，此次成果為微型機器人研發(fā)應(yīng)用提供了新的思路和路徑。未來，這種微型陸空兩棲機器人可應(yīng)用于設(shè)備故障診斷及檢修、地質(zhì)及文物勘探等場景，替代人類執(zhí)行復(fù)雜危險環(huán)境下的多種任務(wù)。