哈佛創(chuàng)造出世界上最小仿生機(jī)器人

Delta 系列機(jī)器人一直以來不僅以速度和精度稱雄，而且有廣闊的應(yīng)用空間——他們能以比人類更快的速度在工廠中拿取和擺放各種零件。

今日，在哈佛大學(xué)羅伯特·伍德微機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室，研究人員海利·麥克林托克設(shè)計(jì)出了目前最小的 Delta 機(jī)器人，稱為 milliDelta。它是目前移動(dòng)速度最快、精度最高的機(jī)器人。

Delta 系列機(jī)器人的速度和精度源于兩個(gè)特征。特征之一在于，不管其他部件移動(dòng)多快，機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)電機(jī)是靜止的。大多數(shù)機(jī)器手的肢體部分都包含有不止一個(gè)電機(jī)，這令機(jī)器手變得很重。而將機(jī)器人驅(qū)動(dòng)電機(jī)置于底座，就可以解決這個(gè)問題，使機(jī)器手的運(yùn)動(dòng)更加快速和精確。特征之二在于，Delta 機(jī)器人的設(shè)計(jì)，能保證原件在被放下時(shí)，其狀態(tài)與被拿起時(shí)相同，無需進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)整。

哈佛研制的 milliDelta 是一臺(tái)毫米尺度的仿生機(jī)器人，移動(dòng)速度達(dá) 0.45 米/秒，加速度達(dá)到 215 米/二次方秒（即每秒增加 215 米/秒的速度）

milliDelta 繼承了這 兩個(gè)特征。該機(jī)器人尺寸為 15×15×20 毫米，重 430 毫克，但可以舉起 1.3 克的重物。milliDelta 可以在 7 立方毫米的空間內(nèi)，以 5 微米的精度運(yùn)動(dòng)，最高速度可達(dá) 0.45 米每秒，加速度達(dá) 215 米/二次方秒，也就是說，milliDelta 每秒可以執(zhí)行 75 次動(dòng)作。

milliDelta 采用壓電引擎驅(qū)動(dòng)，碳纖維制成的承重結(jié)構(gòu)和聚酰亞胺薄片制成的活動(dòng)結(jié)構(gòu)通過單片制造工藝和熱壓整合在一起，然后用激光切割成形。研究人員稱，新的自動(dòng)化制造工藝還可以讓生產(chǎn)進(jìn)一步簡化，品質(zhì)更有保證。

milliDelta 可以承擔(dān)多種任務(wù)。快速拿起和擺放任務(wù)是不成問題的，這在集成電路的制造方面很有用。此外，其他微制造應(yīng)用，比如組裝微機(jī)器人之類，也沒有問題。一個(gè)更有想象力的提議是用 milliDelta 進(jìn)行顯微手術(shù)，因?yàn)樗乃俣群途纫呀?jīng)不輸于經(jīng)驗(yàn)豐富的外科醫(yī)生，手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)更小。

第一臺(tái) Delta 機(jī)器人

1985 年，EPFL 實(shí)驗(yàn)室教授雷蒙德·克拉維爾制造了第一臺(tái)用于制造巧克力的 delta 機(jī)器人，以下是發(fā)明過程的簡要回顧：一名機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的助教訪問巧克力制造廠時(shí)產(chǎn)生一個(gè)點(diǎn)子：為什么不研發(fā)一種能自動(dòng)包裝巧克力的機(jī)器人呢？研究人員很欣賞這個(gè)點(diǎn)子。克拉維爾教授回憶時(shí)表示，一開始，這臺(tái)機(jī)器人就被定位為快速機(jī)器人。團(tuán)隊(duì)的第一個(gè)點(diǎn)子是使用液壓引擎，因?yàn)楣β瘦^大。然而巧克力沒多重，因此液壓引擎沒有什么優(yōu)勢可言——一臺(tái)超輕型機(jī)器人會(huì)更合適。團(tuán)隊(duì)又測試了很多不同設(shè)計(jì)——克拉維爾教授甚至察看過自己妻子的毛衣針，試圖獲得啟發(fā)！最終他找到了解決方案：機(jī)器人擁有 三個(gè)手臂，使得手掌能以 三 個(gè)自由度運(yùn)動(dòng);比較重的引擎被放置在底座中，而不是運(yùn)動(dòng)部分。以上兩個(gè)特征提供了難以置信的輕便性和速度，因此一直被沿用至今。（摘自美《深科技》（編輯/華生）