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我院校友杨秀峰最新研究成果“88毫克机器人”登上《Science》子刊封面

作者:编辑:吴仰天       发布于:2020-09-11 16:38:32       浏览次数:

819日,华中大机械学院校友杨秀峰(2006级机械设计制造及其自动化本科生、2010级机械工程硕士生)以一作身份发表的研究成果《An 88-milligram insect-scale autonomous crawling robot driven by a catalytic artificial muscle》登上了 《Science 机器人子刊封面。



杨秀峰所在团队给这款机器人命名RoBeetle,它与通常使用电池或插座供电的机器人点不同。和昆虫一般大小,长15毫米,质量只有88毫克(大约相当于三粒大米),却可以拖运其自身重量2.6倍的物体。最特别的是,它依靠甲醇供能,能够携带95毫克的燃料,燃料最多可以为其供电2个小时。这就意味着甲醇驱动的微型机器人不再需要附加外部电源,比如电线、电磁场。从理论上讲,这种机器人比电力驱动的同类拥有更多的自主权,同时又能保持很小的尺寸。微型机器人可以在极为狭小的空间里运动,这是人类和传统机器人无法做到的。但由于其体型过小,功率、控制力受限,目前的技术仍无法使其有效解决社会问题。“RoBeetle则提供了全新的思路,朝着研发完全自主微型机器人的目标迈进了重要的一步。

论文中介绍,大多数昆虫的肌肉发达,这有利于它们进行激烈的运动。同时,它们粗壮的身体有助于以脂肪和糖原的形式储存能量。受此启发,杨秀峰所在团队开发了可靠坚固的微型人工肌肉,可以像真实肌肉一样收缩和放松。

他们在未来还将计划研究在RoBeetle”工作时如何为其添加燃料,从而使机器人可以长时间持续工作,并计划对其进行编程,使操作者能与它进行交互。如果成功,“RoBeetle”将可以充当人工授粉器、协助医生进行复杂的手术、追踪一个或一群生物目标等。杨秀峰表示,希望自己的研究可以帮助人们拓展出一个新的探索、认知世界的平台,透过微型机器人的传感器去发现和研究一个不同于我们所熟知的世界。

14B06杨秀峰于2015年在美国南加州大学担任研究助理,于20205月获得机械工程博士学位,该项目就是他在博士阶段完成的。在科研过程中,他遇到的困难主要是来自于加工制造方面,即找到合适的方法来制造可靠的微小尺寸的机器人致动机构。他认为,让自己面对重重挑战但最终坚持下来的动力,兴趣是第一位;其次是靠着自己在专业领域内,克服困难、解决问题能力的信心。我认为做科研最需要的品质是三点:敢尝试,善思考,能坚持。敢尝试,就是行动力、执行力强,不怕失败挫折;善思考,就是要有从失败中探索出成功的方法的能力;能坚持,就是能专注于自己的目标,不放弃的毅力,切忌三分钟热度,半途而废。”他对于科研的态度十分坚定。

杨秀峰回忆起在华中大机械学院的六年时光,从大一下学期就开始参加了很多机械创新基地活动,和同学组队参加了不少机器人项目和科创比赛,并获得了不错的成绩,这让他与机器人结下了不解之缘。同时,在和优秀的同伴激烈讨论,埋头苦干,挥洒热血的过程中常常激发他的创新意识,学会面对失败挫折并通过团队协作来解决问题。他在研究生阶段的导师是流体动力控制工程系的贺小峰教授,使他对机电控制和微小尺度流固耦合方向产生了很大的兴趣。这些经历都为他如今的科研道路奠定了基础。

他认为,本科的学习主要是一个不断积累、接触不同方向、开始了解科研的过程,而研究生的阶段才是一个真正参与、实践科研,独立实现和验证自己想法的过程。然而在这六年,他最大的收获就是拥有了扎实的专业能力,让他受益至今。“学院的一流课程与教学品质让我从一个单纯的爱好者变成一个踏实专业的工程师。”这是他最真切的感受。此外,在机械学院有一个相互竞争、相互鼓励、共同进步的氛围,带给他非常积极的影响。据了解,他所在的班级在本科毕业时,有接近一半的同学获得保送研究生的资格。

在这个开学季,杨秀峰对于学弟学妹们也有很多话想说。机械学院,是一个让我们去追求理想的地方。他希望,大家在本科阶段要充分利用学校、学院里的资源,多参加活动,多尝试不同的社团,去发现自己的爱好,树立自己目标,并积累追求目标的实力。大学生活中,最需要珍惜的就是学习的机会,无论是课内课外,要积极争取锻炼自己、挑战自己的机会。只要有想法、能坚持、肯付出,最后一定会在自己的领域取得不俗的成就。


相关链接:

论文原文 https://robotics.sciencemag.org/content/5/45/eaba0015

澎湃新闻 https://mp.weixin.qq.com/s/oKqsqW5XlRVoB3Qs8lMOMQ

机器之心 https://mp.weixin.qq.com/s/ASXk2906mG8TgC4fhnj8BQ

创业创新华中大 https://mp.weixin.qq.com/s/hU8pvou3FogFXqtHIart0Q