西湖大学工学院研发昆虫尺度软体机器人 可应用于搜救等场景

从108米高的标志塔顶掉落，摔在地上片刻后，它再次起身蹦跶……这款“打不死的小强”是西湖大学工学院机械工程讲席教授姜汉卿实验室研发的“昆虫尺度的软体机器人”。

“它个头小小的，身长仅2厘米，体重仅2克，像极了那个生命力顽强、却也令许多人皱眉的‘打不死的小强’。”姜汉卿于近日受访时表示，这款“昆虫尺度的软体机器人”能在复杂的野外环境自主爬行、跳跃、游泳，未来可以应用于搜救、水体监测等场景。

近日，在户外的“蠕动式爬行机器人”。　(西湖大学供图)

为何研发这款机器人？

姜汉卿表示，这款“小强”机器人非常轻巧，可以在没有搭建电场、磁场的环境中自主运动，还能走出实验室到户外环境自由探索。

这款昆虫大小的机器人为什么这么“能打”？

姜汉卿解释说，这款机器人的灵感来源于昆虫。在自然界中，昆虫等小型生物之所以能轻盈穿梭、矫健爬行，靠的正是肌肉的高效率收缩机制，它们小小的肌肉能爆发出惊人的力量。

受肌肉伸缩的启发，姜汉卿从力学角度出发，利用弹性力和静磁吸力的平衡来实现机器人类似肌肉收缩的运动，“我们设计了驱动系统，塞进‘小强’的小身板里。”

据介绍，驱动系统分为两部分，下方是嵌入软磁铁的线圈，上方是硬磁铁，硅胶外壳可以产生弹力。通电后，线圈产生的磁场可以进一步增强软磁铁和硬磁铁之间的静磁吸力，同时引入洛伦兹力，实现对吸力的动态调控。

这一“磁吸+弹性”的巧妙结合，让“小强”可以在低电压(<4V)下产生高达210N/kg的输出力和60%的变形率，远超传统技术水平。

这正是最近姜汉卿实验室提出的全新电磁弹性体驱动机制，这一机制有效突破了柔性与微型系统中传统驱动方式的性能瓶颈，在高输出力、大形变与低电压驱动之间实现了有机统一，也让“昆虫尺度的软体机器人”能够在复杂户外环境中实现完全自主运动。

此外，这款机器人的生命力也和其它昆虫一样强大——能耗低，只有56毫瓦，跟小LED灯差不多。

这款机器人，在未来社会生活中有何应用？

“它们可以帮助人们做人类甚至许多机器人做不到的关键事情。”姜汉卿解释说，实验室里几种不同的“小强”机器人，各有所长、各司其职。

譬如，蠕动式爬行机器人，从30米的高空甚至108米高空自由落体后，还能毫发无损地继续匍匐前进，极限抗冲击的能力令它非常适合在废墟、瓦砾、狭小缝隙中执行搜救任务。未来，在地震等重大自然灾害发生后，它可以被无人机从空中投放，快速渗透进入废墟深处，寻找被困人员位置并发出信号，成为生命搜救的“先锋兵”。

而自驱动游泳机器人，能在自然水体中自主游动超过一小时，未来，可以派小巧灵活的它检测水下环境或监测污染。中新网杭州8月14日电(林波 杨佳吟)