仿生機(jī)器人越來越成為機(jī)器人領(lǐng)域的一個研究熱點了。

　　2013 年，哈佛大學(xué)微型機(jī)器人實驗室研究人員仿照“小強”打造了一款看上去有點瘆人的四足微型機(jī)器人 HAMR，其重約 3g、長約 5 厘米，體積與現(xiàn)實生活中的蟑螂相似。

　　四足“小強”移動的畫面放慢 20 倍就是這樣的。

　　近日，在機(jī)器人領(lǐng)域頂會 ICRA 2020（IEEE International Conference on Robotics and Automation，國際機(jī)器人與自動化會議）上，研究團(tuán)隊介紹了更為迷你的升級版 HAMR-Jr，其重量僅為 HAMR 的十分之一，還沒有現(xiàn)實中一只蟑螂的腿高，是當(dāng)前最小、速度最快的昆蟲仿生機(jī)器人之一。

前所未有的‘四足小強’

　　實際上，HAMR 是 Harvard Ambulatory MicroRobot（哈佛移動微型機(jī)器人）的縮寫，這款機(jī)器人靈活、體積小的特點通過其名字便可略知一二。

　　在 2013 年推出 HAMR 之后的幾年，研究團(tuán)隊曾不斷基于 HAMR 嘗試技術(shù)突破。

　　比如，2018 年研究團(tuán)隊設(shè)計了會踩電門的“小強” HAMR-E。簡單來講，HAMR 能夠自己深入自己體內(nèi)，檢查部件工作是否正常。不過，當(dāng)時的 HAMR-E 質(zhì)量、體積與 HAMR 差距不大，有點像是功能優(yōu)化。

　　而 ICRA 2020 上公布的 HAMR-Jr 相比此前的更新，可以說是前所未有。

　　那么我們來看看 HAMR-Jr 的相關(guān)參數(shù)。

　　根據(jù)上面的動圖就能發(fā)現(xiàn)，HAMR-Jr 依然沿襲了四足設(shè)計，在外形上與 HAMR 差距不大。

　　不過，HAMR-Jr 最大的變化就在于體積：重 320 毫克，長 2.25 厘米。HAMR-Jr 可謂是小而靈活，能小跑、前屈、跳躍、搬運重物，還能像螃蟹一樣橫著走。

　　HAMR-Jr 獨立驅(qū)動自由度為 8。另外，通過壓電致動器的驅(qū)動，HAMR-Jr 可以以每秒 14 個身長（30 厘米）的速度移動，平均步頻和最佳共振點為 200 Hz，最高近 300Hz。

　　值得一提的是，由于受到運動神經(jīng)沖動和肌肉纖維激活的生物極限的制約，自然界中昆蟲步頻最快也無法達(dá)到 200Hz。這一點正如論文合著者之一、科羅拉多大學(xué)博爾德分校 Kaushik Jayaram 所說：

　　另外，HAMR-Jr 還有一項指標(biāo)值得關(guān)注——在有效載荷達(dá)到其自身質(zhì)量（320 毫克，比如電池和一些傳感器）的情況下，其性能變化不大。

　　不過，這里也有一定的改進(jìn)空間。

　　雷鋒網(wǎng)了解到，一些探索性試驗表明，HAMR-Jr 的有效載荷至少達(dá) 3.5 克。

　　再來看看 HAMR-Jr 的制造過程。

　　通過印刷電路微電子機(jī)械系統(tǒng)（PC-MEMS）制造工藝，機(jī)器人零部件被蝕刻成 2D 片，再通過靈活的鉸鏈進(jìn)行連接，形成 3D 結(jié)構(gòu)。通過縮小 2D 蝕刻片、致動器和板載電路，在功能不變的前提下，機(jī)器人的體積得以縮小。

能上太空，也能探索地下

　　據(jù)悉，這一研究得到了 DARPA（美國國防高級研究計劃局）的支持，與此同時，另一項仿生微型機(jī)器人研究項目更是獲得了美國國防部 53.8 萬美元的資助。

　　這一項目名為“人類自動化、信任和依賴研究的群體合作平臺”（Human Swing Teaming Team Platform for Research in Human in Human Automation Trust and Reliance）由加州州立大學(xué)北嶺分校機(jī)械工程教授 Nhut Ho 領(lǐng)銜。

　　實際上，這一項目的合作成員也都實力不凡，可以說是強強聯(lián)合——NASA 噴氣推進(jìn)實驗室、擁有網(wǎng)紅機(jī)器人的波士頓動力公司、英特爾、加拿大機(jī)器人公司 Clearpath Robotics、德國機(jī)器人公司 Telerob、位于硅谷的激光雷達(dá)公司 Velodyne 和位于洛杉磯的軍用級戰(zhàn)術(shù) MIMO 無線通信開發(fā)商 Silvus Technologies。

　　雖然項目還在進(jìn)行當(dāng)中，具體成果尚未可知。但在加州州立大學(xué)北嶺分校的網(wǎng)站上，Nhut Ho 公開了其想法，將仿造昆蟲制造機(jī)器人：

　　雷鋒網(wǎng)（公眾號：雷鋒網(wǎng)）注意到，Nhut Ho 還有一個頭銜：NASA 旗下的 STEAMH 自主技術(shù)研究中心創(chuàng)始主任。STEAMH 一詞由科學(xué)、技術(shù)、創(chuàng)業(yè)、藝術(shù)、數(shù)學(xué)和人文學(xué)術(shù)幾個英文單詞的首字母組成，這也代表著該研究中心的跨學(xué)科研究方向。

　　正因如此，這一項目旨在研發(fā)的機(jī)器人不僅將關(guān)注諸如搜索救援、采礦或一些極端環(huán)境中的陸地應(yīng)用，也將用于 NASA 的行星探索。

　　對此，Nhut Ho 表示：

　　與此同時，由于項目合作伙伴之一 NASA 噴氣推進(jìn)實驗室的一個團(tuán)隊曾在 DARPA“地下挑戰(zhàn)賽”中獲得過第一名，在自動快速地繪制、導(dǎo)航和搜索地下環(huán)境方面有很好的基礎(chǔ)，因此這一項目最終設(shè)計的機(jī)器人也將會在地下場景中有所應(yīng)用。

　　而上文提到的 HAMR-Jr 其實也有相似的用途，正如 Kaushik Jayaram 在接受 IEEE 采訪時所說：

　　由此可見，一方面，研究人員在微型仿生機(jī)器人領(lǐng)域不斷探索、追求極致；另一方面，機(jī)器人的實際應(yīng)用場景也不斷被拓寬。