哈佛工程师通过迷你机器人创造重大突破

Delta机器人因其速度快，占地面积小且具有较大的工作空间而在许多类型的应用中变得越来越受欢迎。除了组装应用(例如胶粘剂分配和螺丝驱动)外，机器还可以进给，拾取，放置，堆叠和套接各种零件和组件。

在过去的十年中，工程师们开发了越来越小的增量机器人，以在有限的工作空间中完成任务。但是，事实证明，使用传统的制造技术和组件将其进一步缩小到毫米级是徒劳的。

哈佛大学威斯生物启发工程研究所的一组学生成功地应对了这一挑战。通过将微细加工技术与可以结合挠性接头和弯曲执行器的高性能复合材料集成在一起，他们最近创造了一个只有一分钱大小的机器人。

milliDelta可以以高速，高力和微米精度运行。它的尺寸为15乘15乘20毫米，总质量为430毫克。

Wyss研究所的研究员Hayley McClintock说：“ milliDelta是增量机器人的毫米级版本。“我们使用哈佛微型机器人实验室开发的印刷电路微机电系统，层压板制造技术和高功率密度压电致动器来缩小尺寸。

“ [压电致动器使milliDelta能够以比目前其他可用的三角型机器人高15到20倍的频率执行运动，” McClintock说。

“我们对工业尺寸的三角机器人的速度和精度印象深刻，并认为这些质量对于毫米级的应用可能是有益的，” McClintock解释说。“此外，我们知道理想的质量(例如速度)将会提高，因为较小的尺寸会产生较小的惯性，从而实现更高的加速度。

McClintock指出：“ milliDelta设计将复合材料层状结构与嵌入式挠性关节相结合，该挠性关节近似于大型三角机器人中发现的更复杂的关节。” “借助组装夹具，可以将这种层压板精确地折叠(如弹出式书本和折纸)成毫米级的三角机器人。”

该复合材料由刚性碳纤维层和柔性聚酰亚胺层组成。使用热活化和压力活化的片状粘合剂将各层粘结在一起。促动器也是复合材料层压板，由中央导电碳纤维层夹在带相反电荷的压电陶瓷片之间制成。

“为了开发毫米级的机器人，我们用旋转铰链代替了传统零件，例如销钉和万向节，” McClintock解释说。“类似地，我们设计了一种变速箱连杆系统，而不是使用受到明显的摩擦损失阻碍的旋转致动，将压电致动器的线性输出转换为milliDelta的旋转输入。”

根据麦克林托克的说法，该机器人可以在7立方毫米的工作空间中运行。它的有效载荷容量为1.3克。该机器人可以达到最高75赫兹的频率，其速度和加速度分别为0.45米/秒和22 g。

McClintock说：“ milliDelta可以施加力并显示出其轨迹，以及其高频率，使其非常适合于工业取放过程中的显微操作。” “ [其他潜在的应用包括]显微外科手术，例如在人眼上进行的视网膜显微外科手术。

McClintock表示：“由于其高精度和高速度，milliDelta可以用于需要在小工作区中实现精确度并快速移动的任务。” “我们探索的一些例子是显微外科手术的震颤补偿。

McClintock补充说：“ milliDelta有可能将手部震颤降低约81%。” “将这种结果与紧凑的形式相结合，我们相信我们的机器人可以用作显微外科手术器械或需要稳定手部的组装操作的末端执行器。”