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新华社、人民日报等主流媒体报道北航闫晓军教授团队实现仿生“昆虫”微型动力技术突破

发布日期:2024-05-21    作者:     来源:     点击:

编者按:近日,北航能源与动力工程学院闫晓军教授团队发明了一种用于昆虫尺寸机器人的微型动力系统,并以此为基础,研制了一种快速机动、高载重、无线可控的微型机器昆虫“BHMbot,BeiHang Microrobot”。5月8日,相关研究成果以“A Wireless Controlled Robotic Insect with Ultrafast Untethered Running Speeds”为题在线发表于《Nature Communications》杂志,这是北航发动机领域的首篇子刊级论文。之后,新华社、新华社客户端、人民日报官微、教育部官微“微言教育”等主流媒体纷纷报道闫晓军教授团队实现仿生“昆虫”微型动力技术突破。

我国科研团队实现仿生“昆虫”微型动力技术突破

在灾后救援、大型机械装备检修等场景,仿生机器“昆虫”大有可为,业界一直在寻找适配的高效动力系统。北京航空航天大学科研团队,成功实现微型动力技术新突破,并基于此研发出一款仿生“昆虫”,实现了昆虫尺寸(2厘米)机器人的脱线可控爬行。相关成果近日在国际学术期刊《自然·通讯》发表。

  图为北航科研团队研发的微型机器“昆虫”。(受访者供图)

置身一堆小石块儿间,这款四足机器“昆虫”行动矫健、穿梭自如,仿若甲壳虫。文章共同通讯作者、北航能源与动力工程学院教授闫晓军介绍,该机器“昆虫”身长2厘米、宽1厘米、重1.76克,垂直投影面积仅两个指甲盖大小,具有快速机动、高载重、无线可控等特性。

尺寸虽小,“五脏”俱全。其中,动力系统是机器人的“心脏”。普通机器人通常靠电动机驱动,对供能要求较高,而微型机器人内部空间不足以承载大容量电池,需外接通电线持续供电,其自由移动因此受限。北航科研团队历经多年研究,开发出基于直线式驱动、柔性铰链传动的新型动力系统,让微型机器人成功摆脱电机与外接电线。

  图为北航科研团队研发的微型机器“昆虫”爬行动图。(受访者供图)

“在机器‘昆虫’内,我们植入了能源、控制、通讯和传感系统。直线式驱动器将‘体内’小型电池输入的电能,转化为机械能,并向外输出机械振动;柔性铰链传动机构,将机械振动转换为机器‘昆虫’腿部的周期振动,进而带动整个机体实现高频弹跳运动。”团队成员、北航助理教授刘志伟说,“通俗讲,‘体内’微型电池完成电生磁,促使一旁的磁铁振动,再带动腿部关节运动。”

北航博士生、团队成员詹文成介绍,科研团队还设计了仿生奔跑步态,通过机器“昆虫”步频和步幅的自适应调节,实现高载重下快速爬行;提出基于机器“昆虫”双腿振动频率差的控制方法,实现运动轨迹精确控制。

闫晓军表示,这一微型动力技术的成功研发,有望推动微型机器人大范围开发和应用,助力灾后搜救、大型机械设备和基础设施损伤检测等。

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