【哈工大（深圳）宣】（機電學院 文/圖）日前，哈工大深圳校區機電工程與自動化學院李兵教授、李曜教授團隊在微小型機器人領域取得重要進展，相關研究成果以“Multidirectional planar motion transmission on a single-motor actuated robot via microscopic galumphing”（《基于微觀跳躍的單電機機器人多方向平面運動傳動》）為題發表在綜合類高水平期刊《Advanced Science》（《先進科學》）上。
在微型機器人領域，簡化驅動形式和減少驅動器數量是一大難題，因為驅動器是限制機器人尺寸的關鍵因素。為了突破這一瓶頸，李兵、李曜團隊探索了一種全新的驅動方法，其靈感來源于海豹的踱步跳動方式。這種方法能夠使僅采用單一電機的剛體機器人在欠驅動條件下實現直行、弧行、轉向等靈活運動，為單電機驅動移動機器人的設計提供了全新思路。
現有的微型機器人大多依靠集成多個執行器來確保靈活性，但系統的復雜度限制了其進一步微型化。而只采用一個執行器的機器人，雖然結構簡單，卻在平面運動的靈活性和精度方面存在嚴重不足。為了解決這一問題，該研究團隊引入了一項名為“偏心力驅動的多方向運動傳遞（ERDMT）”的創新技術。該技術僅利用一個傾斜的偏心電機和一個雙腿結構就實現了靈活的平面運動�；贓RDMT技術的機器人僅需4個零件，便可以靈活自如地實現復雜的運動軌跡。
本研究提出了一種基于偏心旋轉的“踱步跳躍”傳動技術。該技術能夠在特定轉速范圍內，使系統穩定地實現微觀尺度（30-400 µm）的踱步跳躍運動，并首次實現了單電機偏心旋轉驅動下的直行運動。這項技術基于一個簡單而巧妙的原理：通過調節電機轉速，即可控制機器人的前進運動和雙向轉向，無需復雜的電機相位控制或正反轉調節。這種ERDMT為微型機器人平面運動驅動提供了一種更直接、更簡潔的途徑。
研究發現，微觀運動的周期特性改變會影響機器人的宏觀運動軌跡。其核心原理在于，不同的周期性運動會導致偏心轉子產生不同的觸地相位，進而改變地面反力。因此，只需改變驅動電壓來調節電機產生的偏心轉速，即可控制機器人形成不同的宏觀軌跡。
基于該驅動原理，團隊研制出了一款名為GASR的微型爬行機器人，其重量僅為1.2克。得益于其穩定、精確的運動性能，GASR即使在沒有反饋控制的情況下，也能夠靈活地穿行于各種障礙物。
論文（共同）第一作者為機電工程與自動化學院碩士生唐靈奇、王誠昊，通訊作者為機電工程與自動化學院教授李兵、李曜。該研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金和深圳市科技計劃等項目的支持。（編輯 吳銳嬋 審核 張惠屏 謝梁暉）
