科學(xué)家做出了一款微型機(jī)器人 比一般的螞蟻都還要小

螞蟻雖小，但團(tuán)體出動(dòng)起來(lái)就不容小覷，看過(guò)《蟻人》就明白。

現(xiàn)在，科學(xué)家做出了一款長(zhǎng) 2 毫米，寬 1.8 毫米，厚 0.8 毫米，重 5 毫克的機(jī)器人， 比一般的螞蟻都還要小。

這是由佐治亞理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)研制的名為「微型鬃毛機(jī)器人（micro-bristle-bot）」的微型機(jī)器人。

由于體型微小，機(jī)器人人無(wú)法用尋常電池作為驅(qū)動(dòng)。為此，研究團(tuán)隊(duì)為機(jī)器人設(shè)計(jì)了一系列看起來(lái)就像鬃毛一樣的「腳」。當(dāng)機(jī)器人接受到特定頻率的振動(dòng)，這些鬃毛一般的腳就會(huì)因此產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。

隨著微型鬃毛機(jī)器人進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)特別設(shè)計(jì)的腳會(huì)將這種垂直運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為一種具有特定方向的運(yùn)動(dòng)。

我們?cè)谠O(shè)計(jì)機(jī)器人的腳的時(shí)候，已經(jīng)考慮其形態(tài)對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的影響，確保機(jī)器人可根據(jù)振動(dòng)來(lái)進(jìn)行特定方向的移動(dòng)。

佐治亞理工學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)介紹道。

也就說(shuō)，這些微小的機(jī)器人不用電來(lái)驅(qū)動(dòng)，而是借助特定頻率的振動(dòng)。而這些振動(dòng)的來(lái)源，可以是壓電制動(dòng)器、超聲波或是揚(yáng)聲器，一切在于研究人員如何設(shè)計(jì)「鬃毛」的形態(tài)。

為了找出更好的形態(tài)，論文第一作者 DeaGyu Kim 制造了數(shù)百種不同的機(jī)構(gòu)原型。目前，這款機(jī)器人有兩種版本，一種有四只腳，另一種則有六只腳。

在使用壓電制動(dòng)器的情況下，壓電制動(dòng)器在受到電流后會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的行動(dòng)；反轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，當(dāng)壓電制動(dòng)器受到振動(dòng)，也可以產(chǎn)生電流。

《科學(xué)》于上個(gè)月曾報(bào)道的「蜜蜂機(jī)器人」的「飛行肌肉」也基于壓電制動(dòng)器。當(dāng)電流通過(guò)陶瓷條，后者會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，并成為翅膀的驅(qū)動(dòng)。

▲ 蜜蜂機(jī)器人

而對(duì)于「鬃毛機(jī)器人」來(lái)說(shuō)，壓電制動(dòng)機(jī)除了可以用作振動(dòng)源，另外也可用作一種電源來(lái)源。

當(dāng)另有振波來(lái)源驅(qū)動(dòng)機(jī)器人，這些振波也可以成為壓電制動(dòng)器產(chǎn)生電流的驅(qū)動(dòng)，后者產(chǎn)生的電流也成為驅(qū)動(dòng)「鬃毛機(jī)器人」上傳感器的電力來(lái)源。

雖然這些機(jī)器人自身只有 2 毫米長(zhǎng)，但每秒?yún)s可以自身長(zhǎng)度 4 倍的距離移動(dòng)。

目前，研究團(tuán)隊(duì)正常嘗試解決機(jī)器人的兩個(gè)短板，第一是較長(zhǎng)的制作周期，其二則是尋找控制機(jī)器人定向移動(dòng)的解決方案。

從制作來(lái)說(shuō)，團(tuán)隊(duì)通過(guò) 3D 打印機(jī)來(lái)制造這種微型機(jī)器人，結(jié)合了名為 TPP 的處理工藝，用紫外線在特殊的樹脂材料上「寫」出想要的機(jī)器人形態(tài)，然后將剩下不需要的部分沖刷走。

現(xiàn)在更像是手寫，而不是印刷。整個(gè)制作的流程還是有點(diǎn)久，所以我們正在尋找可以批量制作的方法，一次生產(chǎn)數(shù)百數(shù)千個(gè)機(jī)器人。

至于第二個(gè)問題，研究團(tuán)隊(duì)目前在嘗試將用兩只對(duì)振動(dòng)頻率敏感略有差異的微型機(jī)器人結(jié)合使用。

一旦成功做出可完全控制的機(jī)器人，我們想象下各種有趣的可能性。

▲ 微型鬃毛機(jī)器人的研究團(tuán)隊(duì)
研究團(tuán)隊(duì)指出，此前其它研究人員研制出的以磁力驅(qū)動(dòng)的微型機(jī)器人，雖然可集體控制，但它們?cè)趥€(gè)別運(yùn)動(dòng)控制上卻是無(wú)能為力，因此這將是「鬃毛機(jī)器人」的優(yōu)勢(shì)所在。

對(duì)于「鬃毛機(jī)器人」的未來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)考慮將它們用作環(huán)境傳感器（鑒于其無(wú)須用電，可長(zhǎng)期待機(jī)觀察周遭環(huán)境），或是進(jìn)一步研發(fā)成為進(jìn)入人體的醫(yī)療機(jī)器人。

現(xiàn)在，團(tuán)隊(duì)為這些微型機(jī)器人在實(shí)驗(yàn)室里建立了一個(gè)「游樂場(chǎng)」，探索它們的可能性。

我們會(huì)從學(xué)習(xí)螞蟻的集體行為開始，并將其應(yīng)用在我們的小機(jī)器人上。

這些小機(jī)器人現(xiàn)在在實(shí)驗(yàn)室里雖然走得不錯(cuò)，但想要走到真實(shí)的世界，還需要一段很長(zhǎng)的時(shí)間。