比螞蟻還小的機器人，不用電就能跑
作者 愛范兒 | 發布日期 2019 年 07 月 23 日
圖片來源：喬治亞理工學院
螞蟻雖小，但團體出動不容小覷，看過電影《蟻人》就會明白。
（Source：Giphy）
現在，科學家做出長 2 公釐、寬 1.8 公釐、厚 0.8 公釐、重 5 公絲的機器人，比普通螞蟻還小。
這是喬治亞理工學院團隊研製、名為「微型鬃毛機器人」（micro-bristle-bot）的微型機器人。
由於體型微小，機器人人無法以平常電池驅動。為此，研究團隊為機器人設計了一系列看起來像鬃毛的「腳」。當機器人接收到特定頻率的震動，這些鬃毛般的腳就會產生運動。
隨著微型鬃毛機器人上下運動，特別設計過的腳會將這種垂直運動轉換為具特定方向的運動。
我們在設計機器人腳的時候，已經考慮形態對運動方向的影響，確保機器人可根據震動以特定方向移動。
喬治亞理工學院的研究團隊介紹。
也就說，這些微小的機器人不用電驅動，而是藉助特定頻率的震動。這些震動的來源，可以是壓電致動器、超音波或揚聲器，一切在於研究人員如何設計「鬃毛」的形態。
為了找出更好形態，論文第一作者 DeaGyu Kim 製造了數百種不同的原型。目前這款機器人有兩版，一版有 4 隻腳，另一版有 6 隻腳。
使用壓電致動器的情況下，壓電致動器收到電流後會產生震動，驅動機器人行動；反過來，當壓電致動器受震動，也可以產生電流。
《科學》於 6 月曾報導「蜜蜂機器人」的「飛行肌肉」也基於壓電致動器。當電流通過陶瓷條，後者會產生震動，成為翅膀的驅動。
▲ 蜜蜂機器人。（Source：哈佛大學）
而對「鬃毛機器人」來說，壓電制動機除了可當成震動來源，另外也可當作電源來源。
當另有震波來源驅動機器人，這些震波也可成為壓電致動器產生電流的驅動，後者產生的電流也成為驅動「鬃毛機器人」感測器的電力。
雖然這些機器人只有 2 公釐長，但每秒卻可以自身長度 4 倍的距離移動。
目前，研究團隊正常嘗試解決機器人的兩個弱點，第一是較長的製作週期，其二是尋找控制機器人定向移動的解決方案。
從製作來說，團隊透過 3D 列印機製造微型機器人，結合了名為 TPP 的處理製程，用紫外線在特殊的樹脂材料上「寫」出想要的機器人，然後將剩下不要的部分沖走。
現在更像手寫，而不是印刷。整個製作的流程還是有點久，所以我們正在尋找批量製作的方法，一次生產數百、數千個機器人。
至於第二個問題，研究團隊目前在嘗試用兩個對震動頻率敏感略有差異的微型機器人結合使用。
一旦成功做出可完全控制的機器人，我們想像了各種有趣的可能性。
▲ 微型鬃毛機器人的研究團隊。
研究團隊指出，之前其他研究人員研製出磁力驅動的微型機器人，雖然可集體控制，但個別運動控制卻無能為力，因此這將是「鬃毛機器人」的優勢所在。
對「鬃毛機器人」的未來，研究團隊考慮當作環境感測器（鑑於無需用電，可長期待機觀察周遭環境），或是進一步研發成為進入人體的醫療機器人。
現在，團隊為這些微型機器人在實驗室裡建了「遊樂場」，探索它們的可能性。
我們從學習螞蟻的集體行為開始，並應用在小機器人身上。
這些小機器人現在在實驗室裡雖然走得不錯，但想要走到真實世界，還需要一段很長的時間。
