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科技日報記者 王延斌 通訊員 隗海燕
不需要攜帶任何電類器件，可以靈活地工作在其他驅(qū)動方式尚不能勝任的某些特殊場合（比如封閉、非透明結(jié)構(gòu)體內(nèi)部），這是哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）機器人研究所軟體機器人實驗室于近日剛剛研制成功的“直接利用微波驅(qū)動的機器人”的兩大特色。該機器人首創(chuàng)性地直接利用微波驅(qū)動，從而為機器人驅(qū)控提供了一種全新的方式。
最近，國際期刊《尖端科學(xué)》刊發(fā)了上述研究成果。該成果提醒著科研界：當現(xiàn)有驅(qū)動方式不能勝任時，微波驅(qū)動可以提供新的方案，或許可以解決工程實際問題。
微波是指頻率在300MHz—300GHz之間的電磁波，具有穿透性、選擇性加熱性、體積均勻加熱性和信息性等特點。微波在生活、工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用場景眾多，比如人們常用微波爐、鋼鐵冶金焊接、生物殺菌等。微波也是常見的無線通信手段。相比于磁場、光、超聲和濕度等無線致動方式，微波可無損耗地穿透某些非透明障礙物，例如水泥、陶瓷、塑料等。同時，利用相控陣技術(shù)，微波也可實現(xiàn)非機械快速轉(zhuǎn)向與聚焦。
目前，尚未有學(xué)者研究利用微波直接驅(qū)動機器人的相關(guān)技術(shù)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）趙建文教授、邢志廣博士團隊自2019年開始啟動上述項目。他們利用角錐喇叭天線發(fā)射的頻率為2.47GHz、功率為700W的微波對機器人進行驅(qū)動，并實現(xiàn)了多個驅(qū)動器聯(lián)合運動的定量控制。同時，他們也提出了一種基于導(dǎo)線和形狀記憶合金彈簧的伸縮致動器，并基于此設(shè)計了一種四足爬行機器人。該機器人長15mm，重量僅為0.42g，展示了微波致動機器人在小型化、輕量化方面的優(yōu)勢。
感性運動是指植物體受到不定向的外界刺激而引起的局部運動。比如煙草在光強時關(guān)閉，夜晚開花。科研人員利用4組伸縮致動器，模仿植物的感性運動，黃色的導(dǎo)線如同植物的花蕊，當微波照射在這些“花蕊”上時，“花朵”的四片花瓣就會打開；當沒有微波時，花瓣則會全部閉合，顯示了微波在集群驅(qū)動方面的優(yōu)勢。
據(jù)了解，上述團隊長期致力于軟體機器人、軟傳感器及智能材料驅(qū)動相關(guān)研究，聚焦于軟體機器人在復(fù)雜設(shè)備內(nèi)部檢修方面的理論及工程應(yīng)用。相關(guān)研究成果已用于核電設(shè)備內(nèi)部檢修等場合。團隊也將持續(xù)開展微波驅(qū)動相關(guān)研究，改進微波驅(qū)動的頻控能力并降低功耗，從而在封閉容器內(nèi)部器件控制、體內(nèi)操作微器械開發(fā)等方面得到工程應(yīng)用。
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