从海豹动作中汲取灵感 哈工大（深圳）团队研发出1.2克微型爬行机器人
“钻山打洞”
名为GASR的微型爬行机器人重量仅为1.2克。微型爬行机器人具有体型小、质量轻的特点，可以在管道巡检与监测、复杂仪器内部检修等工业领域发挥重要作用。在医学领域，也可以拓展微创治疗工具的使用场景。
学校供图
深圳新闻网2024年5月31日讯（深圳商报首席记者 吴吉 通讯员 谢梁晖）在微型机器人领域，简化驱动形式和减少驱动器数量是一大难题。为了突破这一瓶颈，哈工大（深圳）机电工程与自动化学院李兵教授、李曜教授团队从海豹踱步跳动的形态中汲取灵感，探索了一种全新的驱动方法。基于此的机器人仅需4个零件，便可以灵活自如地实现复杂的运动轨迹。日前，该成果以《基于微观跳跃的单电机机器人多方向平面运动传动》为题发表在综合类高水平期刊《先进科学》上。
驱动器是限制机器人尺寸的关键因素。现有的微型机器人大多依靠集成多个执行器来确保灵活性，但系统的复杂度限制了其进一步微型化。而只采用一个执行器的机器人，虽然结构简单，却在平面运动的灵活性和精度方面存在严重不足。为了解决这一问题，李兵、李曜团队探索了一种全新的驱动方法，其灵感来源于海豹的踱步跳动方式。这种方法能够使仅采用单一电机的刚体机器人在欠驱动条件下实现直行、弧行、转向等灵活运动，为单电机驱动移动机器人的设计提供了全新思路。该研究团队引入了一项名为“偏心力驱动的多方向运动传递（ERDMT）”的创新技术，利用一个倾斜的偏心电机和一个双腿结构就实现了灵活的平面运动。
同时，该研究提出了一种基于偏心旋转的“踱步跳跃”传动技术。该技术能够在特定转速范围内，使系统稳定地实现微观尺度（30-400μm）的踱步跳跃运动，并首次实现了单电机偏心旋转驱动下的直行运动。这项技术基于一个简单而巧妙的原理：通过调节电机转速即可控制机器人的前进运动和双向转向，无需复杂的电机相位控制或正反转调节。ERDMT技术为微型机器人平面运动驱动提供了一种更直接、更简洁的途径。
基于该驱动原理，团队研制出了一款名为GASR的微型爬行机器人，其重量仅为1.2克。得益于其稳定、精确的运动性能，GASR即使在没有反馈控制的情况下，也能够灵活地穿行于各种障碍物。据介绍，微型爬行机器人具有体型小、质量轻的特点，可以在管道巡检与监测、复杂仪器内部检修等工业领域发挥重要作用，也可以在公共安全检查与排险任务中展现特有优势。在医学领域，该种机器人的传动技术也可以拓展微创治疗工具的使用场景。