微型軟體機器人能源驅動技術研究進展

楊 云,林澤寧,洪 陽,蔣 濤,尚建忠,羅自榮

(國防科技大學 智能科學學院, 湖南 長沙 410073)

隨著科技的發展,機器人與人類的生活緊密聯系在一起。剛性機器人已廣泛應用于工業生產、生活服務、軍事偵察等領域[1-3],為人類的生產生活帶來極大的便利。然而,當面臨狹窄彎曲的復雜環境時,傳統剛性機器人受自身剛性結構的制約無法完全發揮出其優勢。此時,大自然中的軟體動物(如毛毛蟲、蛇等)給予科研人員啟發,這些動物憑借著其柔軟的身材可以輕松靈活地通過各種復雜環境。通過對這些動物結構和運動方式的研究,軟體機器人便應運而生。

軟體機器人作為仿生機器人的延續,由柔性材料制成。它可以輕松改變形狀和尺寸[4],彌補了剛性機器人的不足,在生物醫療、應急救援、管道檢修等領域具有廣闊的應用前景[5]。我國軟體機器人的研究起步于20世紀90年代,上海交通大學馬建旭團隊受蚯蚓啟發設計了用于狹窄管道檢修的機器人[6]。該機器人使用記憶金屬作為機器人的動力源,模仿蚯蚓的蠕動過程。該機器人的研究對我國軟體機器人的發展具有歷史性意義。

驅動器作為軟體機器人的動力轉換部件,是決定軟體機器人運動方式和運動性能的關鍵要素[7];能源作為軟體機器人運動的動力來源,是決定軟體機器人的運動能力的重要環節。因此,如何開發適合微型軟體機器人的驅動器及其驅動能源成為制造軟體機器人的關鍵點。通……