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科普中國 2025-08-21 17:15:10
姜漢卿告訴記者：“在自然界，昆蟲靠肌肉高效收縮爆發(fā)出驚人力量，但人類復刻這一奇跡卻困難重重。傳統(tǒng)機器人依賴‘笨重’的電機和復雜零件，根本無法塞進昆蟲般小巧的身體。而曾被寄予厚望的‘人工肌肉’，又往往需要高壓電或強磁場驅(qū)動，難以在戶外自由施展。”
如何突破這一困境？
姜漢卿團隊從昆蟲肌肉的伸縮機制中獲得靈感，創(chuàng)造出全新的電磁彈性體驅(qū)動機制。這個系統(tǒng)巧妙結(jié)合了磁力與彈性：利用彈性力和靜磁吸力的平衡，來實現(xiàn)機器人類似肌肉收縮的運動。他們還設(shè)計了一個奇妙、精巧的驅(qū)動系統(tǒng)，將其“塞進”了“小強”不到 2 厘米的小身板里。如今，只需不到 4 伏的低電壓，線圈磁場便能讓機器人像肌肉般高效收縮，爆發(fā)出高達 210 牛/千克的力量和 60% 的驚人形變，性能遠超現(xiàn)有技術(shù)。
他透露，這具精密的“人工肌肉”更暗藏玄機，其彈性體能如拉滿的弓般儲存能量，形成獨特的“雙穩(wěn)態(tài)”甚至“三穩(wěn)態(tài)”，這意味著機器人完成動作后無需持續(xù)耗電就能保持狀態(tài)。“舉個例子，‘小強’能耗低，只有 56 毫瓦，跟小 LED 燈差不多。它背著一枚 8 毫米長，4 毫米厚，容量只有 20 毫安的小型板載電池時，可以持續(xù)工作一個小時。”
正是這項突破性技術(shù)，讓一群“機器小強”被賦予多種運動模式，使其得以真正走出實驗室，在復雜戶外環(huán)境中大顯身手。
——當它從高空墜向平地，抗摔打的本領(lǐng)立刻凸顯價值。1.6 厘米長的蠕動機器人從 108 米高空自由落體后，竟能毫發(fā)無傷繼續(xù)在塵土中匍匐前進。未來，在地震等重大自然災害發(fā)生后，它可以被無人機投放落地，快速進入廢墟深處，尋找被困人員位置并發(fā)出信號，成為生命搜救的“先鋒”。
——當這個小家伙躍入水中，2 厘米長的游泳機器人瞬間化身靈巧的“機器魚”，在自然水體中自主巡游超一小時。未來，可以派小巧靈活的它檢測水下環(huán)境或監(jiān)測污染。
——再看它在草叢間騰躍時，全球最小的自主跳躍軟體機器人就此誕生，指尖大小的身軀在崎嶇地形中連續(xù)起跳，展現(xiàn)出令人驚嘆的運動潛力。未來，它有望在復雜地形上感知環(huán)境、自主移動、躲進縫隙等。
“這些‘微型斗士’甚至能搭載傳感器變身環(huán)境偵察兵，將運動、感知與極限抗沖擊能力完美融合于方寸之間。”姜漢卿表示。
此時，他正在帶領(lǐng)團隊向更高目標邁進：未來這些“小強”將挑戰(zhàn)兩棲運動與 3D 跨障能力，成為人類執(zhí)行一系列科學任務、探索極端環(huán)境的得力助手。“或許在不久的將來，當緊急情況發(fā)生時，第一批抵達現(xiàn)場的“使者”，就是這些蹦蹦跳跳、從天而降的‘機器小強’們。”
責編：張春祥
一審：張春祥
二審：段涵敏
三審：楊又華
來源：科普中國
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