一种基于介电弹性体执行器的新型微型航空机器人

微型机器人可以有无数有价值的应用，例如，在搜救任务中协助人类、进行精确的外科手术和农业干预。麻省理工学院(MIT)的研究人员最近创建了一种基于一类称为介电弹性体执行器(DEA)的人造肌肉的微型飞行机器人。

在Wiley的《先进材料》杂志上发表的一篇论文中介绍了这种新机器人，其性能明显优于过去开发的许多基于DEA的微系统。最值得注意的是，尽管机器人尺寸很小，但它可以在低电压下工作并且具有很高的耐用性。

进行这项研究的研究人员之一凯文·陈(KevinChen)说：“我们的团队有一个长期愿景，即创造一群昆虫状机器人，它们可以执行复杂的任务，例如辅助授粉和集体搜救。”技术探索。“从三年前开始，我们就一直致力于开发由类似肌肉的软执行器驱动的空中机器人。”

在之前的研究中，陈和他的同事们展示了几种微型机器人，它们可以飞得非常好，在空中进行杂技动作，并在与其他物体碰撞后迅速恢复。尽管取得了这些有希望的结果，但支撑这些系统的软执行器需要2kV的高驱动电压，这阻止了机器人在没有外部电源的情况下运行。

“要实现无线飞行，软执行器需要在较低电压下运行，”陈解释说。“因此，我们最近研究的主要目标是降低肌肉样DEA的工作电压。”

支撑麻省理工学院新开发的亚克机器人的执行器就像一对软电容器一样工作。换句话说，当向它们施加电压时，静电力会挤压致动器并导致它们变形，类似于人类和动物肌肉的收缩方式。

“这个小型执行器每秒振动400次，它的运动驱动一对扑翼，产生升力并使机器人飞行，”陈说。“与其他小型飞行机器人相比，我们的软体机器人具有独特的优势，即健壮敏捷。飞行过程中可以碰撞障碍物并恢复，并且可以在0.16秒内完成360度转弯。”

在开发机器人时，陈和他的同事从大自然和支撑动物运动的复杂生物机制中汲取灵感。最终，他们希望人工重现昆虫的飞行能力，但驱动电压低于他们过去创建的操作系统所需的驱动电压。

“与之前的工作相比，软执行器的驱动电压从2kV降低到500V，”陈说。“此外，机器人净升力增加了80%。由于更低的操作电压和更多的有效载荷，这项工作为整合电池和电力电子设备开辟了机会。我们相信这项工作是开发由软动力驱动的电力自主空中机器人的重要里程碑。执行器。”

这组研究人员引入的基于DEA的设计可能很快就会为开发越来越先进和不受束缚的微型机器人铺平道路。例如，它可以激发可以融入周围环境的复杂仿生机器人的创造，包括类似于蜻蜓或蜂鸟的机器人。

“我们现在正在探索两个不同的研究方向，”陈补充道。“首先，我们将继续降低DEA的工作电压，我们的下一个目标是将其降低到100V以下，因为这将为设计微型电路开辟更多机会。其次，我们将为我们的微型机器人设计小型电路和电池.我们希望有一天我们的机器人能够携带自己的电源并在没有电线的情况下飞行。”

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