科學家造出了只有昆蟲大小的飛行設備,而且能夠像螢火蟲般發光。研究者稱這種設備很適合飛入人類難以抵達的地方,例如倒塌的建築廢墟內完成搜救任務。

麻省理工學院(MIT)的研究人員以前開發的具有人造肌肉的昆蟲機械人,能夠像昆蟲一樣快速扇動翅膀飛行。這項新研究中,工程師向人造肌肉中加入了電致發光(electroluminescent)粒子。新型機械人可以通過發光信號互相通訊,將在各種搜救任務中有廣泛的應用前景。

工程師用彈性材料層,和用作電極的碳納米管材料層交替疊加在一起,捲起來成為柔軟的圓柱體,製成這種人造肌肉材料。當圓柱體被施加電壓的時候,電極材料會擠壓彈性材料,從而形成機械壓力,造成扇動翅膀的效果。

現在,研究人員向人造肌肉內加入一種硫酸鋅粒子。這是一種電致發光材料,意即在電場作用下會發光的材料。這些粒子在高頻電場的作用下,發出光子。研究人員使用高電壓在人造肌肉內產生強電場,用高頻電場驅動機械人,使得這些粒子發出明亮的光線。

主要研究員之一麻省理工學院的陳凱文(Kevin Chen)說:「以前所使用的電致發光材料很耗電,但是我們的電致發光材料從某種意義上說,幾乎不耗電,因為我們只使用飛行所需的電場頻率(使材料發光)。」

陳凱文說:「我們沒有使用額外的驅動機制、電線或任何部件,只需耗費大約3%的能量即可使其發光。」研究人員還發現,調整鋅材料粒子裏面的化學成份即可改變發光的顏色。他們造出了發綠光、橘黃色光和藍光的材料。

研究者表示,發光的性能很重要,因為這便於追蹤這些機械人。這些設備很輕,無法承載任何常用的較重的設備,比如藍牙或無線通訊設備。研究人員以前常用紅外線相機追蹤它們,但是在戶外的環境下難度很大。

而這種新型發光的機械人,使用幾個手機的相機即可進行追蹤。研究人員開發了一套電腦程序追蹤這些發光的小機械人,位置的精確度可以達到2毫米範圍以內。

陳凱文說:「我們使用的是便宜的硬件,追蹤的效果卻可以和成本高達數萬美元的高檔設備相比,且相當精確。」

最後,研究還介紹說,這些發光粒子材料只給機械人增加了2.5%的重量,所以幾乎不影響它們的飛行性能。

這份研究6月1日發表於電氣電子工程師學會(IEEE)的《機械人與自動化快報》(Robotics and Automation Letters)。#

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