喝假酒，干重活：华科校友88毫克机器人登Science子刊
机器之心报道
编辑：杜伟、小舟、蛋酱
仅靠甲醇续命 ， 却能拖运自身重量 2.6 倍的物体 ， 南加州大学研究员、华科校友杨秀峰以一作身份发表的这篇研究 ， 刚刚登上了 Science 机器人子刊封面 。
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机器人通常使用电池或插座供电 ， 但一款名为「RoBeetle」的机器人却有点不同 。 这种和昆虫一般大小的微型机器人 ， 重量不足 1 克 ， 却能拖运自身重量 2.6 倍的物体 。 最特别的是 ， 它是依靠甲醇来供能的 。
甲醇是一种常见于溶剂和防冻剂中的有机化合物（假酒伤人的成分之一） 。 像甲醇这样的液体燃料 ， 每单位体积所提供的能量会比电池更多 ， 这就意味着甲醇驱动的微型机器人不再需要附加外部电源 ， 比如电线、电磁场 。 从理论上讲 ， 这种机器人比电力驱动的同类拥有更多的自主权 ， 同时又能保持很小的尺寸 。
在最新一期的《Science》机器人子刊中 ， 来自南加州大学的研究者向公众介绍了这款名为「RoBeetle」的机器人 。 他们设计了可以像真实物体一般收缩和放松的微型人造肌肉 ， 并且使用覆盖有铂粉的镍钛合金线加快甲醇蒸汽的燃烧 。 这一过程产生的热量会导致机器人腿部的电线缩短 ， 待冷却后重新伸展 ， 以此驱动 RoBeetle 的运动 。
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RoBeetle 重量仅有 88 毫克 ， 能够拖运自身重量 2.6 倍的物体 。 它可以额外携带 95 毫克的燃料 ， 续航时间长达 2 个小时 。 RoBeetle 拥有爬坡技能 ， 并且可以在不同纹理的表面行进 ， 包括玻璃、泡沫睡垫、混凝土人行道 。
在未来的研究中 ， 研究者需要进一步探索如何实现机器人的燃料添加功能 ， 从而在更长的时间内持续供能 。 此外 ， 如果能够对 RoBeetle 进行编程并实现与操作者通信 ， 那么这款机器人还能用于人工授粉或协助手术等更多场景 。
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论文链接：https://robotics.sciencemag.org/content/5/45/eaba0015
RoBeetle 技术详解
用于微型机器人驱动的催化人造肌肉
【喝假酒，干重活：华科校友88毫克机器人登Science子刊】为了创建能够驱动昆虫大小爬虫机器人的 2H 微致动器 ， 研究者将燃料的 HEDs（下图 1A）和 SMAs 的 HWDs（下图 1B）结合起来 。
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图 1：实现微致动的能量源和致动方法 。
致动机制的核心组件是下图 2A 中的人造肌肉 ， 它包含一个镍钛合金核（NiTi core）和一个凝集铂（Pt）粉的外催化层 。 在操作过程中 ， 复合线材（composite wire）的 SMA 核心被催化表面上燃料的可控催化燃烧所产生的热量激活 。
下图 2C 至 2E 为 NiTi-Pt 复合线材表面的扫描电子显微镜（scanning electron microscope, SEM）图像 ， 它们是通过在《Materials and Methods》以及下图 S1 中描述的方法生成的 。
下图 2F 展示了确定的主回路和两个副回路 ， 其中应力为 164MPa ， 并与驱动 RoBeetle 原型的 9.8mm 长 NiTi-Pt 线连接 。 主回路指的是加热冷却回路 ， 在这个过程中 ， SMA 材料完成了从马氏体状态（martensitic state）到奥氏体状态（austenitic state）的完全相变 ， 然后又完全地回归马氏体状态 。
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图 2：催化人造肌肉 。
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