哈佛工程师用迷你机器人创造巨大突破

Delta机器人在许多类型的应用中变得越来越流行，因为它们速度快，占地面积小，并且具有大的工作范围。除了装配应用，例如粘合剂分配和螺丝拧紧，机器还可以进给，拾取，放置，堆叠和装配各种零件和部件。

在过去的十年中，工程师们开发出越来越小的三角洲机器人，用于有限工作空间的任务。但是，使用传统的制造技术和部件将它们进一步缩小到毫米级已经证明是徒劳的。

哈佛大学Wyss生物启发工程研究所的一个学生团队成功应对了这一挑战。通过将微加工技术与可以结合弯曲接头和弯曲执行器的高性能复合材料相结合，他们最近创造了一个大小便宜的机器人。

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

“milliDelta是三角形机器人的毫米级版本，”Wyss研究所的研究员Hayley McClintock说。“我们使用印刷电路微机电系统，层压板制造技术和哈佛微机器人实验室开发的高功率密度压电执行器来缩小尺寸。

“[压电致动器使milliDelta]能够以比其他现有三角洲机器人高15至20倍的频率进行运动，”McClintock称。

“我们对工业级三角洲机器人的速度和精度印象深刻，并认为这些品质可能对毫米级应用有益，”McClintock解释道。“此外，我们知道速度等理想的质量会提高，因为较小的尺寸会产生较低的惯性，从而实现更高的加速度。

“milliDelta设计采用复合层压结构，嵌入式弯曲接头，接近大型三角洲机器人中更复杂的接头，”McClintock指出。“在组装夹具的帮助下，这种层压板可以精确地折叠(如弹出书和折纸)到毫米级三角洲机器人中。”

该复合材料由刚性碳纤维层和柔性聚酰亚胺层组成。使用热和压力活化的片状粘合剂将这些层粘合在一起。致动器也是复合层压板，由夹在带相反电荷的压电陶瓷板之间的中心导电碳纤维层制成。

“为了开发毫米级机器人，我们用旋转铰链的组合取代了传统零件，例如销钉和万向节，”McClintock解释道。“同样，我们设计了一种传动联动系统，将压电执行器的线性输出转换为毫米级的旋转输入，而不是使用受到显着摩擦损失阻碍的旋转驱动。”

根据McClintock的说法，机器人可以在7立方毫米的工作空间内运行。它的有效载荷能力为1.3克。机器人可以达到75赫兹的频率，速度和加速度分别为每秒0.45米和22克。

“milliDelta可以施加力和展示轨迹，连同其高频率，可以使其成为工业拾放过程中微操作的理想选择，”McClintock说。“[其他潜在的应用包括]微观外科手术，例如在人眼上进行的视网膜显微外科手术。

“由于其高精度和高速度，milliDelta可用于需要精确小工作空间和快速移动的任务，”McClintock声称。“我们探索的一些例子是显微手术的震颤补偿。

“milliDelta有可能将手震减少约81%，”McClintock补充道。“将这一结果与其紧凑的外形相结合，我们相信我们的机器人可以用作显微外科设备的末端执行器或需要稳定手的装配操作。”

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