科学新闻：微小的振动动力机器人是世界上最小的蚂蚁的大小

如今，家长非常关注科学教育，国内外的科学教育都成为了很多家长关注的问题。既然现在大家都很关注科学教育，边肖今天就给大家推荐一些与科学教育相关的文章分享一下。如果你感兴趣，你可以仔细阅读以下内容。研究人员创造了一种新型的微型3D打印机器人，它利用压电致动器、超声波源甚至微型扬声器的振动来移动。成群结队的这些“微型机器人”可能会共同感知环境变化并移动材料——或者有一天它们可能会修复内伤。

原型机器人根据其配置对不同的振动频率做出反应，研究人员可以通过调整振动来控制每个机器人。大约两毫米长——大约是世界上最小蚂蚁的大小——机器人可以在一秒钟内走完四倍于它们长度的距离，尽管它们的身体尺寸很小。

佐治亚理工学院电气与计算机工程学院助理教授阿扎德安萨里(Azadeh Ansari)说：“我们正在努力让技术变得更强大，我们有许多潜在的应用。”“我们从事力学、电子学、生物学和物理学的交叉领域。这是一个非常丰富的领域，多学科概念有很大的空间。”

描述微鬃毛粉刺的论文已被接受并发表在微力学和微工程杂志上。这项研究得到了佐治亚理工学院电子与纳米技术研究所种子基金的支持。除了安萨里，研究团队还包括乔治w伍德拉夫机械工程学院副教授君上田和研究生迪嘉育金志坚(Chris)郝。

微刷毛机器人由一个压电致动器组成，该致动器结合到一个聚合物主体上，该主体使用双光子聚合光刻(TPP)进行3D打印。致动器振动并由外部供电，因为没有足够小的电池来适应机器人。振动也可能来自机器人移动表面下的压电振动器、超声波/声纳源，甚至来自微型声学扬声器。

振动使弹性腿上下运动，推动微型机器人前进。每个机器人可以根据腿的大小、直径、设计和整体几何形状进行设计，以响应不同的振动频率。振动的幅度控制着微型机器人的移动速度。

安萨里解释说：“当微刷毛机器人上下移动时，通过优化腿的设计，垂直运动转化为定向运动，腿看起来像刷毛。“微型机器人的腿被设计成特定的角度，允许它们在振动的作用下弯曲并向一个方向移动。”

微刷毛机器人是在3D打印机中通过TPP技术制造的，这是一种聚合单体树脂材料的技术。一旦紫外线照射的树脂块被化学显影，剩余的部分就可以被洗掉，留下所需的机器人结构。

安萨里解释说：“这是书写，不是传统的平版印刷术。“你用激光留下了写在树脂材料上的结构。这个过程现在需要一些时间，所以我们正在研究如何扩展它，一次制造数百或数千个微型机器人。”

一些机器人有四条腿，而另一些机器人有六条腿。第一作者DeaGyu Kim制作了数百个微小的结构来确定理想的构型。

当施加电压时，使用锆钛酸铅(PZT)的压电致动器振动。相反，当它们振动时，它们也可以用来产生电压，当它们被外部振动驱动时，微刷毛机器人可以用来给车载传感器供电。

安萨里和她的团队试图通过将两个稍微不同的微型机器人连接在一起来提高机器人的转向能力。因为每个连接的微型机器人将响应不同的振动频率，所以可以通过改变频率和振幅来控制组合。“一旦你有了一个完全可操控的微型机器人，你就可以想象做很多有趣的事情，”她说。

安萨里指出，其他研究人员致力于利用磁场产生运动的微型机器人。虽然这对于一次移动整个组是有用的，但是磁力不能容易地用来解决组中单个机器人的问题。安萨里和她的团队创造的微型机器人被认为是振动驱动的最小机器人。

微刷机器人长约2mm，宽1.8mm，厚0.8mm，重约5mg。3D打印机可以生产更小的机器人，但质量会降低，微小设备和表面之间的附着力会变得非常大。有时，微型机器人无法与用来拾取它们的镊子分开。

安萨里和她的团队建立了一个“操场”，当研究人员更了解几个微型机器人能做什么时，它们就能在操场上活动。他们还对开发能跳跃和游泳的微型机器人感兴趣。

她补充说：“例如，我们可以观察蚂蚁的集体行为，并将我们学到的知识应用到我们的小机器人身上。“这些微型鬃毛机器人在实验室环境中行走自如，但在它们进入外界之前，我们还有很多工作要做。”

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