近年來，隨著科技的飛速發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)在各個行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。機(jī)器人不僅在生產(chǎn)制造領(lǐng)域發(fā)揮著巨大作用，還在醫(yī)療保健、航空航天、軍事防務(wù)等領(lǐng)域展現(xiàn)出了強(qiáng)大的潛力。而與此同時，微型機(jī)器人也逐漸成為科技產(chǎn)業(yè)中備受矚目的一環(huán)。

在自然界中，我們常常可以看到，昆蟲的力量和耐力與其嬌小的身軀不相稱，以螞蟻為例，它可以攜帶10—50倍于自身重量的東西。然而，昆蟲大小的微型機(jī)器人卻很難如昆蟲般靈活有力，這是因為微型機(jī)器人的動力傳輸和動力轉(zhuǎn)換問題還尚未得到解決。日前，美國康奈爾大學(xué)研究人員將柔性微致動器與高能量密度化學(xué)燃料相結(jié)合，制造出一種昆蟲大小的燃料驅(qū)動四足機(jī)器人。該項目由康奈爾大學(xué)工程學(xué)院機(jī)械和航空航天工程副教授Robert Shepherd負(fù)責(zé)。

該四足機(jī)器人大小只有2.54厘米長，重約325毫克，由阻燃樹脂3D打印而成，它們的身體包含一對獨(dú)立的燃燒室，通向四個作為腳的致動器。每個致動器都是一個中空的圓柱體，底部覆蓋著一塊硅膠，就像鼓皮一樣。這些執(zhí)行器能達(dá)到9.5牛的力，而類似大小的電動驅(qū)動的機(jī)器人只能達(dá)到0.2牛。

機(jī)器人使用機(jī)外電子設(shè)備在燃燒室中產(chǎn)生火花，以點(diǎn)燃預(yù)混合的甲烷和氧氣。由此產(chǎn)生的燃燒反應(yīng)使驅(qū)動器上的鼓皮膨脹，機(jī)器人彈到空中。只需要一點(diǎn)燃料和一些高頻火花，機(jī)器人就能在地面上飛馳而過。多一點(diǎn)燃料，少一點(diǎn)火花，機(jī)器人就會減速跳躍。當(dāng)燃料完全打開，給機(jī)器人一個大的火花，它會在空中跳躍高約60厘米，大約是它身體長度的20倍。

機(jī)器人微致動器的工作頻率大于100赫茲，實現(xiàn)140%的位移，并展示了22倍于其自重的有效載荷。通過轉(zhuǎn)動旋鈕和改變?nèi)剂陷斎耄僮鲉T可以調(diào)整火花的速度和頻率，或進(jìn)行實時燃料供給，觸發(fā)響應(yīng)的動態(tài)范圍。

羅伯特教授指出，由化學(xué)燃料提供動力運(yùn)動的微型機(jī)器人目前還無法實現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)。研究人員計劃將更多的執(zhí)行器串聯(lián)成并行陣列，這樣它們就可以在宏觀尺度上產(chǎn)生非常精細(xì)和非常有力的關(guān)節(jié)。研究人員還計劃講體外連接氣體燃料轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)器人自身攜帶燃料裝置和電子設(shè)備，實現(xiàn)創(chuàng)造一個不受束縛的機(jī)器人。