驅(qū)動(dòng)器是一種具有可控變形能力的器件，也是微型機(jī)器人的“心臟”。清華大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)最新研制出一種薄膜狀的微型驅(qū)動(dòng)器，可像“變形金剛”一般讓微型機(jī)器人實(shí)現(xiàn)連續(xù)形狀變化且“鎖定”其特定動(dòng)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(dòng)器以及團(tuán)隊(duì)構(gòu)建的一種“搭積木”式的設(shè)計(jì)方法，制備出了目前已知世界最小、最輕的微型無(wú)線陸空兩棲機(jī)器人，其體長(zhǎng)為9厘米、重25克。該成果18日晚在線發(fā)表于國(guó)際權(quán)威期刊《自然—機(jī)器智能》。

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圖為處于地面運(yùn)動(dòng)模式下的微型無(wú)線陸空兩棲機(jī)器人

讓機(jī)器人不僅能做走、跑、跳、飛、爬等動(dòng)作，還能將任意形態(tài)隨時(shí)固定，是機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)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(dòng)器，通常難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)連續(xù)的形狀變化與構(gòu)型鎖定，這嚴(yán)重制約了具有多種運(yùn)動(dòng)模式的機(jī)器人向微型化與無(wú)線化發(fā)展。

基于材料與結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計(jì)方法上的創(chuàng)新，清華大學(xué)航天航空學(xué)院、柔性電子技術(shù)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(dòng)器，作為“可變形外骨骼”可用于集成傳感器、電機(jī)等功能元器件，進(jìn)而構(gòu)建復(fù)雜的機(jī)器人系統(tǒng)。

“要讓機(jī)器人又小又輕、無(wú)線控制，還要具備復(fù)雜形態(tài)切換能力非常難。”張一慧說(shuō)，新型驅(qū)動(dòng)器具有優(yōu)異的變形能力和鎖定能力，通過(guò)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(dòng)器很難實(shí)現(xiàn)的。利用此驅(qū)動(dòng)器組裝成的微型陸空兩棲機(jī)器人通過(guò)變形，可跑、可飛，動(dòng)作靈活，地面運(yùn)動(dòng)速度最高可達(dá)每秒1.6米。

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圖為由多個(gè)驅(qū)動(dòng)器單元構(gòu)成的迷你版“變形金剛”

此外，團(tuán)隊(duì)還用10多個(gè)驅(qū)動(dòng)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(jī)器人研發(fā)應(yīng)用提供了新的思路和路徑。未來(lái)，這種微型陸空兩棲機(jī)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(chǎng)景，替代人類執(zhí)行復(fù)雜危險(xiǎn)環(huán)境下的多種任務(wù)。