甲醇“加油”的機械甲蟲面世

美國南加州大學的科學家們日前發佈消息稱，該團隊開發了一款名為“甲蟲”的微型機械人。

研發人員介紹稱，這款機械人重八十八毫克，可以負重其體重二點六倍的物體。值得注意的是，機械人從甲醇的燃燒中獲取能量，並使用“人造肌肉”系統在其背部爬行，爬升和承載負載長達兩個小時。而甲醇是比常規電池更加有效的能源，甲醇的能量密度為每公斤二十兆焦耳，而電池的比能只有每公斤一點八兆焦耳。

從公開的視頻看，這款機械人看起來就像一個帶腿的小火柴盒。機械人的“人造肌肉”由鎳鈦合金絲製成，鎳鈦合金是一種形狀記憶合金。研發人員指出，金屬電線上塗了一層鉑粉作為催化劑，甲醇在它的上面燃燒，燃燒時會導致機械人的“肌肉收縮”和運動。

研發人員指出，大多數機械人都需要體積龐大且需要電力的電機，這反過來又使電池成為必需。為了克服電力問題，研究團隊設計了一種基於液體燃料的“人造肌肉”系統，在這種情況下，甲醇的能量存儲量是相同質量電池的十倍。由於“人造肌肉”由鎳鈦合金絲（也稱為鎳鈦諾）製成，與大多數會膨脹的金屬不同，鎳鈦合金絲在受熱時會收縮。焊絲塗有鉑粉，鉑粉充當甲醇蒸氣燃燒的催化劑。當“甲蟲”機械人油箱中的蒸氣在鉑金粉末上燃燒時，金屬絲收縮，且一系列微型閥關閉以停止更多燃燒。然後，金屬絲冷卻並膨脹，這又一次打開了閥門，過程重複進行直到所有的燃料用完。膨脹和收縮的“人造肌肉”通過傳輸機制連接到“甲蟲”機械人的前腿，從而使其爬行。

為了全方位驗證“甲蟲”機械人的性能，研究團隊還在由光滑的材料（如玻璃）和粗糙的材料等製成的各種平面和傾斜表面上測試機械人。其中一個環節特別引人注目，機械人在背負重可達自身重量的二點六倍時，仍可以在滿滿的水箱中運行兩個小時。

不少科技愛好者對這款“甲蟲”機械人十分關注。其中，麻省理工學院和哈佛大學的機器人學家瑞安·特魯比和李曙光評論稱：“‘甲蟲’機械人是令人興奮的微型機器人學的里程碑，然而它還有改進空間。例如，機械人被限制為連續向前運動，而將電子設備安裝問題，會降低其執行複雜任務的能力。

研發人員指出，未來，微型機器人可能會用於各種應用，例如基礎設施檢查或自然災害後的搜救任務、或者協助完成人工授粉或環境監測等任務。長期以來，科學家一直在設想製造微型機械人，該機械人能夠在人類無法接近的危險環境中導航，目前若要“甲蟲”機械人實現這一願景，還有一定距離。研究團隊將綜合全球類同性能的機械人，比較各種使用不同功率和驅動策略的微型機械人，以此優化機械人的性能。

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