哈佛MilliDelta機器人設計：世界上體積最小、速度最快機器人

哈佛MilliDelta機器人設計：世界上體積最小、速度最快機器人

millidelta機器人由哈佛大學 Wyss 生物創新工程研究所和 John A. Paulson 工程與應用科學學院（SEAS）的 Robert Wood 團隊研發。該團隊希望這款機器人能夠為精細的手術過程提供輔助。

例如：在眼科手術中，可將MilliDelta安裝在手術工具末端，用于抵消醫務人員手部顫動，以保證手術過程的順利完成。這樣的工具能夠降低手術中人為的過失，增加手術的穩定性和成功率。

millidelta機器人設計將微米精度與高速相結合。利用微加工技術和高性能復合材料，millidelta 集成了彎曲接頭和彎曲致動器，因此可以高速、力量和微米精度進行操作。這樣的功能使它能夠完成制造領域或醫藥領域的一系列微操作任務。

此外，由于millidelta速度可達到每秒 0.45 米，加速度可達到每秒 215 米，這使它能夠以高達 75 赫茲的頻率進行不斷地重復的運動。

Millidelta機器人是Delta 機器人的新一代產品。Delta 機器人在 20 世紀 80 年代早期由瑞士洛桑聯邦理工學院（Refalen Clavel) 的 Reymond Clavel 教授領導的一個研究小組發明。

Delta 機器人是一個由多個運動鏈連接基座和末端感應器并聯機器人。機器人的發動機被固定在底座上，因為機身由輕質復合材料制成，所以它的重量非常輕，這樣的設計使它進行快速且精確的移動。相對而言，大多數機器人設計的手臂是由固定線路和帶有發電機的關節組成，這種構造會使增加機器人手臂的重量，這樣靈活性就沒有那么強。此外，Delta 機器人設計了一個與手臂連接的末端感應器，使其與工作平臺保持平行。并且，Delta 機器人能夠定位人類要拿起的東西，這是它能夠較好的應用在各種工廠中的原因。

哈佛大學過去開發的機器人Delta手臂通常用在組裝生產線，其速度和靈巧度決定了工作空間需要足夠大，如今哈佛大學的工程師已經開發出這款通用型機器人的世界最小版本，取名為“MilliDelta”。顧名思義，這款新型機器人的操作級別為毫米級，可以在精細拾取、包裝、制造甚至外科手術方面提供幫助。

MilliDelta是一款微型機器人手臂，可以用于精細拾取、包裝、制造甚至外科手術（來源：哈佛大學Wyss研究所）

2011年，哈佛大學Wyss研究所的團隊開發了用于微型機器人的扁平制造技術，他們稱之為彈出式微機電系統（pop-up MEMS）制造技術。在過去的幾年中，研究人員把想法變成行動，推出了自組裝爬行機器人和輕巧的飛行機器人RoboBee。MilliDelta是該項技術的最新最小的創作，是團隊直至目前快速迭代設計的最終版本。

Wyss團隊的首席工程師Robert Wood談到：“物理學的尺度效應告訴我們，減小Delta機器人的尺寸會增加其速度和加速度，pop-up MEMS制造技術具有使用任何材料或組合材料的能力，似乎是解決這個問題的理想方式。”

MilliDelta采用復合材料層合板結構的彎曲關節，可以跟全尺寸Delta機器人一樣靈活。不同的是，Delta的測量為15 x 15 x 20 mm（0.6 x 0.6 x 0.8英寸）；顯然，MilliDelta可以在7立方毫米的工作空間區里進行精度高達5微米的操作。

“有組裝模具的幫助下，這種層合板結構可以精確地折疊成毫米尺度的Delta機器人，”該項研究的第一作者Hayley McClintock如此描述這款機器人，“MilliDelta還利用壓電MEMS執行器，允許的運動頻率比其他現有Delta機器人高出15到20倍。”

如此小的機器人可不是僅僅為了引發好奇心。MilliDelta可以模仿家族里尺寸更大的兄弟姐妹，在拾取和包裝微小物體等應用發揮作用，如作為研究實驗室的電子元件或細胞，或微觀手術的手臂。微型機器人進行了第一次實驗，測試出其可以消除人類手部的震顫。

該項研究的共同第一作者Fatma Zeynep Temel談論到：“我們首先拿一個個牙簽尖在周圍劃定范圍，并繪制其行徑路線，計算后輸入給MilliDelta機器人，MilliDelta完全能匹配和取代他們。”

而新機器人設計的 millidelta 因為采用復合材料層合板結構的彎曲關節，所以可以跟全尺寸 Delta 機器人一樣靈活。不同的是，Delta 的測量為 15 x 15 x 20 mm（0.6 x 0.6 x 0.8 英寸）；這意味著millidelta 可以在 7 立方毫米的工作空間區里進行精度高達 5 微米的操作。

Millidelta機器人的出現，是機器人研發技術的升級，同時也是機器代替精細人工的一個重要進步。