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科技日?qǐng)?bào)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(dòng)方式尚不能勝任的某些特殊場(chǎng)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(jī)器人研究所軟體機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室于近日剛剛研制成功的“直接利用微波驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人”的兩大特色。該機(jī)器人首創(chuàng)性地直接利用微波驅(qū)動(dòng)，從而為機(jī)器人驅(qū)控提供了一種全新的方式。
最近，國(guó)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(dāng)現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)方式不能勝任時(shí)，微波驅(qū)動(dòng)可以提供新的方案，或許可以解決工程實(shí)際問(wèn)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(diǎn)。微波在生活、工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用場(chǎng)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(jiàn)的無(wú)線通信手段。相比于磁場(chǎng)、光、超聲和濕度等無(wú)線致動(dòng)方式，微波可無(wú)損耗地穿透某些非透明障礙物，例如水泥、陶瓷、塑料等。同時(shí)，利用相控陣技術(shù)，微波也可實(shí)現(xiàn)非機(jī)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(dòng)機(jī)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(tuán)隊(duì)自2019年開(kāi)始啟動(dòng)上述項(xiàng)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(duì)機(jī)器人進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)了多個(gè)驅(qū)動(dòng)器聯(lián)合運(yùn)動(dòng)的定量控制。同時(shí)，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(dòng)器，并基于此設(shè)計(jì)了一種四足爬行機(jī)器人。該機(jī)器人長(zhǎng)15mm，重量?jī)H為0.42g，展示了微波致動(dòng)機(jī)器人在小型化、輕量化方面的優(yōu)勢(shì)。
感性運(yùn)動(dòng)是指植物體受到不定向的外界刺激而引起的局部運(yùn)動(dòng)。比如煙草在光強(qiáng)時(shí)關(guān)閉，夜晚開(kāi)花?？蒲腥藛T利用4組伸縮致動(dòng)器，模仿植物的感性運(yùn)動(dòng)，黃色的導(dǎo)線如同植物的花蕊，當(dāng)微波照射在這些“花蕊”上時(shí)，“花朵”的四片花瓣就會(huì)打開(kāi)；當(dāng)沒(méi)有微波時(shí)，花瓣則會(huì)全部閉合，顯示了微波在集群驅(qū)動(dòng)方面的優(yōu)勢(shì)。
據(jù)了解，上述團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于軟體機(jī)器人、軟傳感器及智能材料驅(qū)動(dòng)相關(guān)研究，聚焦于軟體機(jī)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(chǎng)合。團(tuán)隊(duì)也將持續(xù)開(kāi)展微波驅(qū)動(dòng)相關(guān)研究，改進(jìn)微波驅(qū)動(dòng)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(kāi)發(fā)等方面得到工程應(yīng)用。
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