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西湖大学姜汉卿团队:造出 “打不死的小强”,2 厘米机器人能爬能跳还抗摔

发布者:西湖交互
时间:2025-08-15
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在自然界,“小强”因顽强生命力让人印象深刻;而在西湖大学工学院,姜汉卿教授团队 “养” 的一群特殊 “小强”,正以更强大的性能突破机器人技术瓶颈 —— 它们是身长仅2厘米、体重仅2克的昆虫尺度软体机器人,能在野外自主爬行、跳跃、游泳,即便从108米高空坠落,也能片刻后起身“蹦跶”。日前,团队相关研究成果以“Muscle-Inspired Elasto-Electromagnetic Mechanism in Autonomous Insect Robots”为题,发表于《自然・通讯》(Nature ommunications)。


突破技术瓶颈

让微型机器人 “有肌肉、更灵活”


传统自主机器人受限于刚性电机或 “人工肌肉” 技术,要么因结构复杂无法微型化,要么依赖高压电、强磁场等特殊环境,难以走向户外。姜汉卿团队另辟蹊径,从昆虫肌肉收缩机制中汲取灵感,创新提出电磁弹性体驱动机制(EEM) ,为 “小强” 机器人赋予核心动力:

  • 驱动系统仅需嵌入软磁铁线圈、硬磁铁与硅胶外壳,巧妙结合“磁吸+弹性”,在低电压(<4V)下即可实现210N/kg的输出力与60%变形率,远超传统技术;

  • 无需依赖外部电场、磁场,真正实现复杂户外环境下的完全自主运动,解决了柔性微型系统 “高力、大形变、低电压” 难以兼顾的难题。


强到 “打不死”

低能耗、长续航,抗造能力拉满


这款 “小强” 机器人不仅灵活,还继承了昆虫的 “抗造” 特质:

  • 能耗极低,仅56毫瓦(相当于小LED灯),搭配20毫安小型板载电池即可持续工作1小时;

  • 驱动系统可设计为“双稳态”“三稳态”,抵达目标状态后无需持续供电,大幅提升能效;

  • 抗冲击能力突出,蠕动式爬行机器人从108米高空自由落体后毫发无损,能在废墟、瓦砾缝隙中穿梭。


未来大有用处

废墟搜救、水下监测,化身 “生命使者”


目前,团队已研发出不同功能的 “小强” 机器人,未来将在多个关键场景发力:

  • 蠕动式爬行机器人:作为灾害搜救“先锋兵”,可由无人机投放到地震废墟深处,定位被困人员并发送信号; 

  • 自驱动游泳机器人:能在自然水体中自主游动超1小时,用于水下环境检测、污染监测;

  • 自驱动跳跃机器人:已知最小的完全自主跳跃软体机器人,可在复杂地形感知环境、躲进缝隙。


姜汉卿教授表示,团队未来还将推动 “小强” 实现两栖运动与3D跨障碍运动,让其成为人类执行科学任务的得力助手。