智东西（公众号：zhidxcom）
编 | 信仪
智东西8月20日消息，近日，南加州大学的研究团队制造出了一个长15毫米、重88毫克，只有甲虫般大小的微型机器人“RoBeetle”。这篇论文刚刚登上了《Science》机器人子刊封面，一作杨秀峰本硕都就读于华科。
杨秀峰
“RoBeetle”使用“人造肌肉系统”爬行、爬坡，还能在背上负载其自重2.6倍的物体续航2小时之久。这只甲虫机器人最大的特色是，它一改以往电池供电的传统，用甲醇（CH3OH）作为燃料驱动，而甲醇也是“假酒”中一种对人体有害的成分。
杨秀峰说，未来这个微型机器人可能还会应用于各种场景，比如协助完成人工授粉、环境监测、进行基础设施的检查、完成自然灾害后的搜救任务等。
“RoBeetle”在不同坡度上的爬行速度
这篇论文题为《由催化人工肌肉驱动的88毫克昆虫级自主爬行机器人（An 88-milligram insect-scale autonomous crawling robot driven by a catalytic artificial muscle）》，杨秀峰说：“我们想创造一种重量和大小都可以与真正的昆虫相媲美的机器人”。由此，他们开发出了“RoBeetle”，并使其成为了“有史以来最轻、最小的自主机器人之一”。
论文登上《Science》机器人子刊封面
大多数的机器人都需要体积庞大且需要电力的电机，电池成为机器人运行的必需品，而电池的大小限制着机器人的“体型”，即使是最小的电池也有50毫克重的虎甲虫重量的10~20倍。
为了克服这个问题，杨秀峰和他的同时设计了一种基于液体燃料的人造肌肉系统，也就是说这只“甲虫机器人”以甲醇为原料，突破了原有机器人使用电池或插座供电的限制，而在效果方面，甲醇的能量储存量还是相同质量电池的10倍。
人造肌肉系统图示
甲醇（CH3OH）是结构最为简单的饱和一元醇，沸点为64.7℃，它通常被用于制造甲醛和农药，并用作有机物的萃取剂和酒精的变性剂等。
相比“RoBeetle”在燃料箱中储满95毫克燃料后长达2小时的续航能力，目前使用最小的电池驱动的爬行机器人重量达到1克，而这颗电池仅能支持机器人运行12分钟。
承载不同重量的“RoBeetle”
这种人造“肌肉”由镍钛合金丝（也称为镍钛诺）制成。与大多数遵循“热胀冷缩”规律的金属不同，镍钛合金丝在受热的时候会收缩。
金属丝上涂了一层铂粉，以作为甲醇蒸汽燃烧的催化剂。当“RoBeetle”身上燃料箱产生的蒸汽在铂粉上燃烧时，电线收缩，并且一系列微型阀门会紧跟着关闭以停止燃料继续燃烧。
继而，金属丝冷却膨胀，阀门再次打开，电线重新伸展。膨胀和收缩的人造肌肉通过传输机智连接到“RoBeetle”的前腿，促使这只甲虫机器人的运动。这一系列的动作会在“RoBeetle”运行过程中一直重复，直至所有燃料耗尽。
研究团队在玻璃等光滑材料、床垫等粗糙材料，以及倾斜表面上测试了他们的机器人，事实表明在这些情况下，“RoBeetle”都可以正常运行。
“RoBeetle”在不同材料上爬行
分别来自麻省理工学院(MIT)和哈佛大学(Harvard)的机器人专家瑞安•特鲁比(Ryan Truby)和李曙光(Shuguang Li)在附带的一篇评论中写道，RoBeetle是“一个令人兴奋的微型机器人里程碑”，但他们认为这个微型机器人还有进步的空间，比如它现在只能连续向前运动，这会限制它执行复杂任务的能力。
论文：https://robotics.sciencemag.org/content/5/45/eaba0015
来源：Tech Xplore、New Scientist