科普小窗口 | 第二十贴 全球最小机械臂

初原载于 机电科协 北工大机电圈子    2018-05-09

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全球最小机械臂“蜘蛛手”问世,

准到毫厘间，快到看不见!

       今天的主角，是拥有出色的运动速度和精确度的， “蜘蛛手”机器人——milliDelta，它是有史以来体积最小、移动速度最快、移动精度最准确的机器人之一，是delta机器人的一个极端案例，尺寸规格只有15x15x20毫米。 

       Delta机器人具有的极强的速度和灵活性,使它们可以在装配线得到广泛运用，然而这种工作往往需要很大的空间。世界上第一台delta机器人服务于巧克力工厂，用于将果仁糖放入包装中。（图中为大型的Delta机器人）

       哈佛大学Wyss生物创新工程研究所和John A. Paulson工程与应用科学学（SEAS）的Robert Wood团队的首席工程师Robert Wood谈到：“物理学的尺度效应告诉我们，减小Delta机器人的尺寸会增加其速度和加速度，pop-up MEMS制造技术具有使用任何材料或组合材料的能力，似乎是解决这个问题的理想方式。”

        MilliDelta采用复合材料层合板结构的弯曲关节，可以跟全尺寸Delta机器人一样灵活。不同的是，Delta的测量为15 x 15 x 20 mm(0.6 x 0.6 x 0.8英寸);显然，MilliDelta可以在7立方毫米的工作空间区里进行精度高达5微米的操作。

       与关节中拥有舵机的普通机器人不同，delta机器人由一个中心基站控制。机械臂排列成三角形构造，每只手臂可以非常轻，不需要非常大的力就可以驱动。并且，delta机器人的动作一般由压电执行器控制，而非传统的电动舵机。施加电压时，压电材料会出现膨胀或收缩现象。就如milliDelta的手臂，一侧带正电，另一侧带负电。电流流过时，机械臂因一侧膨胀、另一侧收缩而出现弯曲。 

       研究人员Hayley McClintock说，现存的delta机器人动作频率大多在10赫兹 (次/秒) 以内，而milliDelta可达75赫兹，是其他delta机器人的15-25倍。而且milliDelta能像其他delta机器人一样，完成拾取装贴工作，只不过可以在更小的空间内，执行对精确度要求更高的任务。

来看1赫兹下milliDelta的垂直运动

35赫兹下的垂直运动

快到看不见

       MilliDelta这个小小的机械臂可以模仿其更大的兄弟姐妹的各种应用，比如挑选和包装微小物体，像实验室里的电子部件、电池，或充当显微外科手术的“稳定手”，完成制造和医药领域的一系列微操作任务。据悉，在眼科手术中，也可以将milliDelta安装在手术工具末端，用于抵消医务人员手部颤动，就像为帕金森氏症患者提供帮助的可自我稳定的汤匙。目前，MilliDelta已经完成了它的第一个手术，参与了一个治疗人类首部震颤的设备测试。感兴趣的同学可以在《Science Robotics》上查到详细信息。

     来源：微博  

     文字：一个有猫的人和一个会有猫的人