伊利诺伊大学的工程师团队最近在《智能材料与结构》杂志上，发表了首个记录3D打印昆虫机器人垂直跳跃的研究。该研究详细描述了利用先进的3D打印技术制造出的具有惊人跳跃能力的昆虫级微型机器人。

这项研究由机械科学与工程系副教授、拉尔夫·A·安德森学院学者Sameh Tawfick教授领导，他的实验室动力学材料研究小组致力于开发人造肌肉，作为其仿生材料制造重点的一部分。他们受到蝗虫跳跃机制启发，成功利用卷绕人造肌肉执行器和投影增材制造技术，生产出具备惊人弹跳能力的昆虫级微型机器人。

Sameh Tawfick教授表示：“这是第一次有人在昆虫仿生机器人中展示了跳远能力。这很重要，它为微型机器人提供了更好的移动性，它现在可以从A跳到B，穿越比自身大小更崎岖的地形。”

这一发现标志着昆虫级微型机器人的跳跃性能取得了重要的突破，此前这一领域受到了诸多限制，如小规模制造工艺以及材料和微型执行器的有限可用性。

该团队在研究中采用了四连杆跳跃设计，其灵感来自蝗虫。蝗虫是出色的跳跃者，它们依靠强大的后腿和腹部肌肉的协同作用，实现长达自身身体长度几倍的跳跃距离。而机器人的设计则依靠一块肌肉来服务于连接系统，通过这块肌肉的收缩和舒张，推动机器人进行跳跃。

昆虫微型机器人的原型具有轻质弹性体和由盘绕、热处理的尼龙钓鱼线制成的人造肌肉。Sameh Tawfick教授的实验室此前开发了生产这些微型线圈的机器，这使得他们能够快速、准确地制造出这些体积小巧但跳跃性能强大的昆虫级微型机器人。

研究人员设计并测试了通过增材制造生产的108个机器人迭代，最小的机器人质量仅为0.216克，却能够在水平距离上跳跃其身体大小的60倍。

昆虫级微型机器人的开发对于农业和维护应用具有重要意义。例如，未来的机器人可以配备传感器来收集农作物或机器内部的数据。

Sameh Tawfick教授在谈到昆虫级微型机器人的预测能力时说道：“这些机器人可以到达无人机目前无法到达的地方。它们成本低廉，能够进行大规模生产。”

该团队的下一步研究将集中在探索机器人的运动规划上。他们希望通过优化算法和控制系统，使机器人能够有效地执行跳跃动作，同时最大限度地延长电池寿命。此外，他们还将研究如何找到最有效的运动路径，以及如何处理由跳跃运动引入的不确定因素。

Sameh Tawfick教授表示：“我们未来的梦想是执行一项小任务，让机器人执行多次跳跃，直至达到目的地。这将使我们能够测试它前往指定点、收集图像并返回起点的能力。”同时他也指出，他们的方法已经为该领域的其他研究人员提供了新的思路和工具，相信未来会有更多的创新和应用出现。

此外，研发团队表示：“我们研究的优势之一是其他研究人员可以使用我们的理论模型来产生类似的东西，这将进一步推动昆虫级微型机器人的发展。”

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