圖源：pixabay

　　想象一下，成群的機器人昆蟲在執行各種任務時在我們(men) 周圍移動，它們(men) 柔軟卻堅固，便於(yu) 執行各種高難度任務。這聽起來像科幻小說，但卻即將成為(wei) 現實。

　　事實上，昆蟲一直是機器人學家靈感的源泉。其順應性的機身使它們(men) 能夠從(cong) 小開口中擠壓出來，並且對撞擊具有很高的彈性。柔軟的動物也一樣使人類著迷，許多軟機器人的最新進展已實現了廣泛的應用。然而，目前厘米級到分米級的軟機器人有兩(liang) 個(ge) 主要限製：首先，大多數軟執行器的力和功率密度低，這意味著很少有軟機器人可以攜帶自己的電源，因此必須係繩；其次，缺乏集成的感官動作反饋回路的功能阻止了軟機器人對環境的自主響應。致動、傳(chuan) 感器、計算單元和電源的集成在保持軟機器人的魯棒性和順應性的同時具有挑戰性，但對於(yu) 軟機器人的發展又必不可少。

　　瑞士洛桑聯邦理工學院（Swiss Federal Institute of Technology Lausanne）的研究人員已經開發出了一種超輕型機器人昆蟲，它利用其柔軟的人造肌肉，可以以每秒3厘米的速度在不同類型的地形上移動。最厲害的是，它可以折疊或壓扁，但仍可以繼續移動。

圖源：文獻[1]

　　該團隊開發了該軟件機器人的兩(liang) 個(ge) 版本，稱為(wei) DEAnsect。第一個(ge) 使用超細線束縛，非常堅固。它可以折疊，用蒼蠅拍擊打或用鞋子壓扁，而不會(hui) 影響其移動能力。第二個(ge) 是不受限製的模型，完全無線和自主，電池和所有電子組件背在背上。這種智能昆蟲配備了用於(yu) 大腦和眼睛的光電二極管的微控製器，使其能夠識別黑白圖案，從(cong) 而使DEAnsect能夠跟隨地麵上繪製的任何線條。

　　DEAnsect機體(ti) 具有三個(ge) 低壓介電彈性體(ti) 致動器來驅動其三條腿，重190毫克，可以承載950毫克的有效載荷，也就是其自身體(ti) 重的五倍。卸載的DEAnsect的移動速度為(wei) 30毫米/秒，並且由於(yu) 其順應性而非常堅固。盡管工作電壓低於(yu) 500伏，但是能夠驅動780毫克的驅動電子設備，包括光學傳(chuan) 感器，微控製器和電池，用於(yu) 兩(liang) 個(ge) 通道以輸出450伏的頻率，頻率高達1千赫。

　　DEAnsect是由洛桑聯邦理工學院的軟換能器實驗室（LMTS）的一個(ge) 團隊與(yu) 法國塞爾吉-蓬圖瓦茲(zi) 大學（Université de Cergy-Pontoise）的集成致動器實驗室（LAI）合作開發的。該研究發表在《科學·機器人》上。

圖源：文獻[1]

　　DEAnsect配備了介電彈性體(ti) 致動器（DEAs），這是一種發稀的人造肌肉，可通過振動推動其前進。這些DEA是昆蟲如此輕便快速的主要原因。它們(men) 還使它能夠在不同類型的地形上移動，包括起伏的地麵。

　　人造肌肉由夾在兩(liang) 個(ge) 軟電極之間的彈性體(ti) 膜組成。當施加電壓時，電極相互吸引，壓縮膜，當電壓關(guan) 閉時，膜恢複其初始形狀。昆蟲的三隻腿都裝有這種肌肉。通過快速打開和關(guan) 閉電壓（每秒超過400次）來產(chan) 生運動。

　　該團隊使用納米製造技術，通過減小彈性體(ti) 膜的厚度並開發出隻有幾個(ge) 分子厚的柔軟，高導電性的電極，使人造肌肉能夠在相對較低的電壓下工作。這種巧妙的設計使研究人員可以大大減小電源的尺寸。

　　軟換能器實驗室主管赫伯特·希亞(ya) （Herbert Shea）解釋說：“DEA通常在幾千伏的電壓下工作，這需要一個(ge) 大型的電源裝置。我們(men) 的設計使重量僅(jin) 為(wei) 0.2克的機器人能夠將所需的一切東(dong) 西背在背上。這項技術為(wei) 將DEA廣泛應用於(yu) 機器人技術，智能機器人昆蟲群體(ti) ，檢查或遠程維修，甚至通過派遣機器人居住在昆蟲群落中而獲得了更深入的了解，開辟了新的可能性。”

　　目前正在與(yu) 斯坦福大學合作開發不受限製的，完全軟化的版本。從(cong) 長遠來看，他們(men) 計劃為(wei) 昆蟲安裝新的傳(chuan) 感器和發射器，使它們(men) 可以彼此直接通信。



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