本網(wǎng)訊 近日，中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院王敏老師聯(lián)合香港大學(xué)、香港城市大學(xué)、香港理工大學(xué)科研團(tuán)隊完成的原創(chuàng)性研究成果，以《基于內(nèi)磁場驅(qū)動的動量推進(jìn)式毫米機(jī)器人》（Magnetically actuated momentum-driven millirobots）為題在《自然通訊》（Nature Communications）在線發(fā)表。機(jī)電工程學(xué)院王敏老師為論文第一作者，香港大學(xué)劉軍副教授、香港城市大學(xué)張甲晨助理教授、香港理工大學(xué)王鉆開教授共同擔(dān)任通訊作者。
MiaBot在受限及高阻力環(huán)境中的運(yùn)動示意圖
微小型機(jī)器人在受限空間作業(yè)場景中具有不可替代的應(yīng)用價值，廣泛適用于地下資源勘探、工業(yè)管道檢測、災(zāi)后生命搜救、生物體內(nèi)精準(zhǔn)診斷等關(guān)鍵領(lǐng)域。近年來，全球科研界圍繞微小型機(jī)器人的驅(qū)動機(jī)制優(yōu)化、結(jié)構(gòu)構(gòu)形創(chuàng)新、定位跟蹤技術(shù)升級及應(yīng)用場景拓展開展了系統(tǒng)性研究，相關(guān)技術(shù)取得階段性進(jìn)展。但受限于體積微型化帶來的設(shè)計約束，現(xiàn)有微小型機(jī)器人難以集成復(fù)雜傳動部件，導(dǎo)致其在瞬時輸出力提升、重載運(yùn)輸實現(xiàn)及高阻力環(huán)境適配等方面仍面臨瓶頸，嚴(yán)重制約了技術(shù)落地應(yīng)用。
MiaBot負(fù)載性能與當(dāng)前微小型機(jī)器人及動物負(fù)載性能對比圖
針對這一行業(yè)痛點(diǎn)，王敏及研究團(tuán)隊創(chuàng)新提出集成永磁體-電磁線圈的內(nèi)驅(qū)動與動能轉(zhuǎn)換沖擊驅(qū)動的復(fù)合技術(shù)方案，成功研發(fā)出重量僅5.82g的小型電磁驅(qū)動機(jī)器人（MiaBot）。該機(jī)器人在0.6A電流輸入條件下，可實現(xiàn)16.67N的超高輸出力，突破了微小型機(jī)器人“體積小與出力強(qiáng)”的固有矛盾。基于該核心技術(shù)，機(jī)器人實現(xiàn)了在粘性液體、砂礫介質(zhì)及受迫管道等典型高阻力環(huán)境中的穩(wěn)定運(yùn)行，同時具備超自身300倍體重的重載運(yùn)輸能力。此外，團(tuán)隊還攻克了機(jī)器人高效靈活的方向控制及無視覺依賴實時定位難題，為微小型機(jī)器人驅(qū)動技術(shù)創(chuàng)新提供了全新范式，其成果有望在更多對輸出力有嚴(yán)苛要求的受限空間作業(yè)場景中實現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用。
(一審：張紫珂 二審：鄧皓迪 三審：韓艷）
