“微波”我国研究人员首创用微波直接驱动机器人

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科技日报记者 王延斌 通讯员 隗海燕

不需要携带任何电类器件，可以灵活地工作在其他驱动方式尚不能胜任的某些特殊场合（比如封闭、非透明结构体内部），这是哈尔滨工业大学（威海）机器人研究所软体机器人实验室于近日刚刚研制成功的“直接利用微波驱动的机器人”的两大特色。该机器人首创性地直接利用微波驱动，从而为机器人驱控提供了一种全新的方式。

最近，国际期刊《尖端科学》刊发了上述研究成果。该成果提醒着科研界：当现有驱动方式不能胜任时，微波驱动可以提供新的方案，或许可以解决工程实际问题。

微波是指频率在300MHz—300GHz之间的电磁波，具有穿透性、选择性加热性、体积均匀加热性和信息性等特点。微波在生活、工业等领域应用场景众多，比如人们常用微波炉、钢铁冶金焊接、生物杀菌等。微波也是常见的无线通信手段。相比于磁场、光、超声和湿度等无线致动方式，微波可无损耗地穿透某些非透明障碍物，例如水泥、陶瓷、塑料等。同时，利用相控阵技术，微波也可实现非机械快速转向与聚焦。

目前，尚未有学者研究利用微波直接驱动机器人的相关技术。哈尔滨工业大学（威海）赵建文教授、邢志广博士团队自2019年开始启动上述项目。他们利用角锥喇叭天线发射的频率为2.47GHz、功率为700W的微波对机器人进行驱动，并实现了多个驱动器联合运动的定量控制。同时，他们也提出了一种基于导线和形状记忆合金弹簧的伸缩致动器，并基于此设计了一种四足爬行机器人。该机器人长15mm，重量仅为0.42g，展示了微波致动机器人在小型化、轻量化方面的优势。

感性运动是指植物体受到不定向的外界刺激而引起的局部运动。比如烟草在光强时关闭，夜晚开花。科研人员利用4组伸缩致动器，模仿植物的感性运动，黄色的导线如同植物的花蕊，当微波照射在这些“花蕊”上时，“花朵”的四片花瓣就会打开；当没有微波时，花瓣则会全部闭合，显示了微波在集群驱动方面的优势。

据了解，上述团队长期致力于软体机器人、软传感器及智能材料驱动相关研究，聚焦于软体机器人在复杂设备内部检修方面的理论及工程应用。相关研究成果已用于核电设备内部检修等场合。团队也将持续开展微波驱动相关研究，改进微波驱动的频控能力并降低功耗，从而在封闭容器内部器件控制、体内操作微器械开发等方面得到工程应用。

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