Delta 系列機(jī)器人一直以來(lái)不僅以速度和精度稱雄,而且有廣闊的應(yīng)用空間——他們能以比人類更快的速度在工廠中拿取和擺放各種零件。
今日,在哈佛大學(xué)羅伯特·伍德微機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室,研究人員海利·麥克林托克設(shè)計(jì)出了目前最小的 Delta 機(jī)器人,稱為 milliDelta。它是目前移動(dòng)速度最快、精度最高的機(jī)器人。
Delta 系列機(jī)器人的速度和精度源于兩個(gè)特征。特征之一在于,不管其他部件移動(dòng)多快,機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)電機(jī)是靜止的。大多數(shù)機(jī)器手的肢體部分都包含有不止一個(gè)電機(jī),這令機(jī)器手變得很重。而將機(jī)器人驅(qū)動(dòng)電機(jī)置于底座,就可以解決這個(gè)問(wèn)題,使機(jī)器手的運(yùn)動(dòng)更加快速和精確。特征之二在于,Delta 機(jī)器人的設(shè)計(jì),能保證原件在被放下時(shí),其狀態(tài)與被拿起時(shí)相同,無(wú)需進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)整。
哈佛研制的 milliDelta 是一臺(tái)毫米尺度的仿生機(jī)器人,移動(dòng)速度達(dá) 0.45 米/秒,加速度達(dá)到 215 米/二次方秒(即每秒增加 215 米/秒的速度)
milliDelta 繼承了這 兩個(gè)特征。該機(jī)器人尺寸為 15×15×20 毫米,重 430 毫克,但可以舉起 1.3 克的重物。milliDelta 可以在 7 立方毫米的空間內(nèi),以 5 微米的精度運(yùn)動(dòng),最高速度可達(dá) 0.45 米每秒,加速度達(dá) 215 米/二次方秒,也就是說(shuō),milliDelta 每秒可以執(zhí)行 75 次動(dòng)作。
milliDelta 采用壓電引擎驅(qū)動(dòng),碳纖維制成的承重結(jié)構(gòu)和聚酰亞胺薄片制成的活動(dòng)結(jié)構(gòu)通過(guò)單片制造工藝和熱壓整合在一起,然后用激光切割成形。研究人員稱,新的自動(dòng)化制造工藝還可以讓生產(chǎn)進(jìn)一步簡(jiǎn)化,品質(zhì)更有保證。
milliDelta 可以承擔(dān)多種任務(wù)??焖倌闷鸷蛿[放任務(wù)是不成問(wèn)題的,這在集成電路的制造方面很有用。此外,其他微制造應(yīng)用,比如組裝微機(jī)器人之類,也沒(méi)有問(wèn)題。一個(gè)更有想象力的提議是用 milliDelta 進(jìn)行顯微手術(shù),因?yàn)樗乃俣群途纫呀?jīng)不輸于經(jīng)驗(yàn)豐富的外科醫(yī)生,手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)更小。
第一臺(tái) Delta 機(jī)器人
1985 年,EPFL 實(shí)驗(yàn)室教授雷蒙德·克拉維爾制造了第一臺(tái)用于制造巧克力的 delta 機(jī)器人,以下是發(fā)明過(guò)程的簡(jiǎn)要回顧:一名機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的助教訪問(wèn)巧克力制造廠時(shí)產(chǎn)生一個(gè)點(diǎn)子:為什么不研發(fā)一種能自動(dòng)包裝巧克力的機(jī)器人呢?研究人員很欣賞這個(gè)點(diǎn)子??死S爾教授回憶時(shí)表示,一開(kāi)始,這臺(tái)機(jī)器人就被定位為快速機(jī)器人。團(tuán)隊(duì)的第一個(gè)點(diǎn)子是使用液壓引擎,因?yàn)楣β瘦^大。然而巧克力沒(méi)多重,因此液壓引擎沒(méi)有什么優(yōu)勢(shì)可言——一臺(tái)超輕型機(jī)器人會(huì)更合適。團(tuán)隊(duì)又測(cè)試了很多不同設(shè)計(jì)——克拉維爾教授甚至察看過(guò)自己妻子的毛衣針,試圖獲得啟發(fā)!最終他找到了解決方案:機(jī)器人擁有 三個(gè)手臂,使得手掌能以 三 個(gè)自由度運(yùn)動(dòng);比較重的引擎被放置在底座中,而不是運(yùn)動(dòng)部分。以上兩個(gè)特征提供了難以置信的輕便性和速度,因此一直被沿用至今。(摘自美《深科技》(編輯/華生)