不足1克重“小虫子”机器人:靠喝“假酒”供电,还能给你做手术


小心!前方有小虫在爬!看它的表面坚硬光滑 , 也不像是毛毛虫 , 躯干和四肢方方正正 , 估计也不是草履虫 。 身体前方的头部还长着一对触角 , 莫非是用来接收外来信号的入侵生物 。 你都猜错了 , 这其实是最新研制成功的机器人 。
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这就是刚刚登上《科学》杂志机器人子刊封面的明星机器人:南加大团队带来的RoBeetle 。 值得骄傲的是 , 论文第一作者来自华中科大校友杨秀峰 , 华人科研工作者对于机器人的研究和发明也起起到了关键的作用 。
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传统的机器人要么和人差不多大 , 最小的体积也有猫猫狗狗的体型 。 毕竟要有空间放下最基本的电源和动力控制系统 。 今天极果君要介绍的这款机器人 , 只有甲壳虫一般的体型 , 和你的指甲盖大小差不多 。 最吊的地方在于 , 它不用电池! 那么黑科技肯定少不了 。
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动力无需电池 , 全靠甲醇
先来看看这只名叫RoBeetle的甲壳虫的整体结构 , 后腿是固定不动的 , 仅仅起到支撑的作用 , 全靠前腿拖行 , 头部的下方是用于活动的前腿、上方是用于载货的支架 , 整个浅绿色的身体部分 , 都是用于储存甲醇燃料 。 上方带有刻度的横条是提供动力的记忆合金 , 通过传动与前腿连接 。

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说到这只甲壳虫型机器人的核心部分:能量来源 , 之所以用甲醇 。 因为它比传统电池的能量密度高10倍 。
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一千克的甲醇能提供2万千焦的能量 。 由于要在这么小的机身内提供能量 , 电池自然是用不了了 。 其实自然界能量密度最高的物质要数动物脂肪 , 能量密度相当于电池的20倍 。

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甲醇对于大家可能有些陌生 , 与它类似的乙醇肯定都很熟悉 。 同样作为醇类 , 燃烧自然能释放热能 , 然而在狭小的空间内可不能这么做 。 “甲壳虫”所采用的是通过催化剂实现其氧化过程 , 变化过程和燃烧一样 , 只是反应需要附着在铂金(Pt)表面来进行 。
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甲醇反应能带来热量 , 那么怎么转化为机器人前进的机械能呢?最核心的黑科技来了——钛合镍记忆合金 。 这种合金通常被做成具有弹性的记忆材料 。
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这条直径只有51微米的金属材料 , 能在受热时伸长 , 然后接着收缩 。 一来一回就让甲壳虫的“前腿”动了起来 。 当然这只是基础原理 , 实际的实现过程还要依赖精密的机械设计 。
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性能方面:能爬坡还能负重
说完了构造和原理 , 那么极果君接着聊聊RoBeetle作为这个尺寸的机器人到底有多强 。 首先在室内外都可以工作 , 续航时间长达2小时 , 最大负重为自身重量的2.6倍 。 不过不能转向 。 另外这个憨憨一旦开始就无法停下来 , 只能义无反顾地爬 , 直到燃料耗尽 。
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