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机器人家族的“小不点儿”

2021-01-17席金合

青少年科技博览(中学版) 2021年8期
关键词:蟑螂蜘蛛翅膀

席金合

机器人一般都是大家伙,制造和使用时,费材料、高能耗,并且力气大,有一定的安全隐患。而仿昆虫机器人,身形小,易隐藏,能钻缝,会上天。严格地说,它们不叫机器人而是能胜任特殊工作的机器虫。

机器蟑螂——充当间谍

蟑螂是一种污染食物和传播病菌的家庭害虫,它生命力强大、行动诡秘迅速,作常不好对付,为此,瑞士科学家研制出种机器蟑螂,它能混入蟑螂群内部,假扮首领,把它们从黑暗角落引出来,以便人们一举歼灭。

机器蟑螂身上装有6架微型摄像机,还有两个能感知微弱振动的传感器,用一对进退自如的轮子代替腿,因而能在黑暗中轻易找到蟑螂。蟑螂有个特点,就是群体出动时,谁都不愿领头,百般犹豫之下,率先迈出第一步者则是首领,大伙就随它行动,于是,机器蟑螂混入它们之中后就充当首领,引“蛇”出洞。

可是,机器蟑螂的外形与蟑螂相差甚远,样子像个火柴盒。好在蟑螂并不“以貌取人”,而是借助特定的气味来互相辨别和交流。机器蟑螂身上洒着这种气味的物质,蟑螂们闻到后就把它视为同类了。

机器蝎子——越野高手

德国不菜梅大学研制的机器蝎子,能平稳地走过岩石、沙地和陡坡。它还有个绝活:如果不小心翻倒,不会像蝎子那样动弹不得,而是能以腿支地翻过来,继续行走。如果被小草绊住或被石头挡住,内部传感器会把情况传至“大脑”,于是预先设定好的方案立即启动,使其后退到适当位置,再调整行进方向。

机器蝎子通过体内电路模仿动物的神经系统,传递电信号,控制关节上的发动机,操纵每条腿的动作。它的内部装有许多传感器,可以探测身体、关节和足端的倾斜程度,并将这些信息反馈给“大脑”进行处理,以确保自己能在复杂地段顺利行走。

蜘蛛机器人——连滚带爬

有关专家认为,轮式探测測车渐渐难以胜任太空探索任务,未来的太空探测装置可能会被性能先进的机器蜘蛛所取代。

德国费斯托公司研发的蜘蛛机器人十分有趣,它可根据环境情况来选择步行还是滚动。这种发明灵感源自摩洛哥后滚翻蜘蛛,这种蜘蛛能腾空翻转身体,落地后顺势向前滚动,从而加速前进。

这种8条腿的蜘蛛机器人,由15个小电机控制着身体和膝关节,还有14个自动锁定涡轮,确保其在移动某条腿时身体保持静止和直立。所以,当地势比较平坦时,它能以优雅步态行进,而且转向时能够自由旋转腿部关节,保证腾空时旋转得很顺畅;当遇到险情需要怏速前进时,蜘蛛机器人就像后滚翻蜘蛛那样,屈腿把自己变成一个轮子,翻滚前进。体内的传感器则能让它知道自己滚到什么位置时,再伸直腿步行。

蜜蜂机器人——给花授粉

因环境污染等因素,蜜蜂数量逐年減少,对植物繁殖造成很大影响,为此,美国哈佛大学研制出蜜蜂机器人,能给花朵传粉。

这种机器人重约80毫克,类似家蝇大小,翼展3厘米,翅膀固定在碳纤维躯干的顶部,可独立活动,或旋转或拍打。飞行时,翅膀每秒拍打近300次。传粉时,蜜蜂机器人会倾斜身体沿水平方向飞行,靠近花朵,再上下扇动翅膀形成气流,使自己悬停在花朵旁。

在飞行过程中,它还能时不时地降落休息,可节省电能,类似蜜蜂的飞行和休息方式。带有静电吸盘的触角,可以吸附在玻璃、塑料墙壁上。身体下面安装的弹性泡沬柱,在降落时能起到缓冲作用,防止摔坏。

蚂蚁机器人——搬运物件

德国机器人制造公司研发的蚂蚁机器人,外形和蚂蚁很像,大小则与成人手掌

相近,重105克,主体部分是3D打印而成,头部装有摄像头,腹部配有光学传感器,可借助地面红外线标记导航。它的触角其实是天线,可以用于无线充电。嘴部钳子和腿部爪子都使用了陶瓷制动器,可快速、精准地活动。

蚂蚁机器人的头部和整个身躯布满电子元件和电路,看起来让人头皮发麻,但正是这些器件使它们能像蚂蚁一样,结成个密切协作的小团体,具有典型的蚂蚁精神,可以进入狭小空间,聚集在一起搬动物件,如手機、钱包和扳手等。

机器蜻蜓——超级飞行

德国费斯托公司研制的机器蜻蜓,能翻飞、斜飞、旋飞、倒飞,甚至能扇动翅膀悬停在空中,飞行技术不亚于真蜻蜓,但身形远超真蜻蜓,长度近半米,翼展63厘米,体重相当于ー个大苹果。

它的4个翅膀由碳纤维和金属箔片制作,由9个电机驱动,第一合安装在腹部,控制翅膀的振动快慢,最快每秒20次。4个关节各连接一台电机,控制翅膀的振动幅度。翅膀最大可旋转90度,以控制飞行方向、前进和后退。

机器蝴蝶——微型飞机

它是一种蝶身鸟尾的机器人,体长19厘米,翼展29厘米,但只有一粒花生米重。它可巧妙地穿梭林梢,还能在房间里随意翻飞。

这种出自法国航空工程师之手的机器人,由微型机械无芯电机提供动力和升力,使其轻松上天。电机配有散热器,以防高速运转时产生大量的热,把机器烧坏。使用的锂电池充满电后可飞行8分钟。如果配上大容量电池,它可连续飞行3小时,这种续航能力是昆虫机器人之最。

机器蝴蝶的双翅和头部采用的是特殊的高强度柔性材料,这样既利于灵活飞行,又不会因碰撞而损坏,还减轻了自身质量。

昆虫机器人虽然厉害,但因体积所限,难以容纳太多的智能元件和大电池,因此,身不是十分聪明,需要人工遥控,オ能进行复杂运动,而且续航时间不长,绝大多数运行

十几分钟就需要充电。故事中经常有这样的情节,一只机器苍蝇飞到敌方作战室,将偷看偷听的机密当即传回来。这其实是一种理想,相信将来的电子器件和电池高度微小化后才可能实现。

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