科技 | 以折纸为灵感，1.2克微型机器人能跑能游还能钻弯道

日前，国防科技大学团队在《自然》子刊《微系统与纳米工程》上发表了一项关于微型机器人的研究成果。

该研究展示了一款名为 PLioBot 的并联腿昆虫级机器人，其重量仅为 1.2 克，比一枚一元硬币更轻，但能够实现在草地、沙地、石堆等多种地形上的移动，并可负重 1.4 克钻过 L 形弯道，同时具备水下活动能力。

该机器人的制造方式区别于传统微型机器人的零部件分别加工再组装的方法。研究团队采用五层复合材料，将压电陶瓷作为驱动元件、碳纤维预浸料作为结构骨架、聚酰亚胺薄膜作为柔性关节，通过飞秒激光切割出精密槽口与78 个铰链位置后，经层压、加热固化和最终折叠，使一张二维的“折纸”材料直接成型为三维机器人。这一过程实现了驱动与结构的一体化集成制造，无需单独组装与对准。

PLioBot 的四条腿采用并联腿结构，每条腿由两个独立压电陶瓷驱动，通过调节驱动信号的相位差，足端可画出椭圆轨迹，使机器人形成小跑步态。

在驱动频率达到 60 赫兹、相位差为 100 度时，机器人进入共振状态，最高移动速度可达每秒 44.6 厘米，相当于每秒行进 17.8 倍身长。

改变驱动信号即可实现后退、左转、右转等方向控制。测试中，该机器人在玻璃、亚克力、海绵等不同粗糙度表面均能移动，可爬升最大 12 度的斜坡，并在背负 1.4 克载荷的条件下，以每秒 8.56 厘米的速度通过长 16 厘米、宽 3 厘米的隧道，以及完成 L 形弯道的连续行进。

团队还为机器人配备了可更换的脚垫，半球形脚垫适用于碎石与鹅卵石路面，鳍状脚垫则可使其在 7 厘米深的水底爬行或在水面划水。

目前该机器人仍通过电线供电，原因是其驱动所需的高电压尚未由微型电池和升压电路实现集成。研究团队表示，下一步将致力于开发微型高压集成电路，以实现无线自主运动。论文中提供的速度与负载关系曲线显示，若要维持现有运动速度，无线模块与电池的总重量需控制在 0.8 克以内。研究团队认为，该机器人的结构设计、制造工艺和折纸成型方法，可推广应用于其他类型昆虫级机器人的开发。

来源：IT之家

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