科學家研發出毫米級Delta機器人，速度快20倍

由於Delta機器人精度高、速度快，被廣泛應用於取放組裝、機械加工、焊接和食品包裝等多種工業流程中。從Reymond Clavel為巧克力工廠開發的第一個版本開始，Delta機器人使用三個獨立控制的輕質手臂，引導平台在三個方向上快速準確地移動，將巧克力果仁糖快速放置在包裝中。

該平台既可作為舞台，類似於飛行模擬器中使用的平台，也可與操作裝置耦合，例如，可以按照規定的模式抓取、移動和放置物體。隨著時間的推移，機器人專家已經設計出越來越小的Delta機器人在有限的工作空間中完成任務，但是使用傳統的製造技術和部件將其進一步縮小到毫米級已經證明是不可能完成的任務。

《科學機器人》雜誌報道，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團隊開發的milliDelta機器人克服了這一小型化挑戰。通過微加工技術和高性能複合材料，milliDelta集成了彎曲接頭和彎曲致動器，可以高速、力量和微米精度進行操作，使其能夠完成製造和醫藥領域的一系列微操作任務。

2011年，受到彈出書籍和摺紙的啟發，Wood團隊開發了一種微製造方法，可以將平板複合材料機器人裝配起來。彈性MEMS（「微機電系統」的簡稱）製造已經被用於構建動態厘米級機器，這種機器可以簡單地走路，或者像RoboBee一樣可以飛行。在他們的新研究中，研究人員將他們的方法應用於開發尺寸僅為15毫米×15毫米×20毫米的Delta機器人。

Wood表示，「縮放物理學告訴我們，縮小Delta機器人的尺寸將提高他們的速度和加速度，彈出式MEMS製造能夠使用任何材料或材料組合，似乎是解決這個問題的理想方法。這種方法也使我們能夠快速地完成許多迭代，最終製造出milliDelta。」Wood是Wyss研究所的核心教員，也是BioinspiredRobotics平台的聯合負責人，還是SEAS的Charles River工程與應用科學教授。

Millidelta的設計採用了複合材料層合板結構的嵌入式彎曲關節，其複雜性接近於大型Delta機器人的關節。來自Wood團隊的第一作者，Wyss研究所研究員Hayley McClintock表示，「在裝配夾具的幫助下，這種層壓板可以精確地摺疊成毫米級的Delta機器人。milliDelta還利用壓電致動器，使其能夠以比現有Delta機器人高15至20倍的頻率進行移動。」

milliDelta及其關鍵零部件。圖片來源：McClintock et al., Sci.Robot. 3, eaar3018 (2018)

此外，研究小組還表示，milliDelta可以在大約7立方毫米的工作空間內工作，可以施加力量並顯示出軌跡，這些軌跡與高頻率一起可以使其成為工業拾放過程中的微觀操作的理想選擇，還可以在人眼上進行的顯微手術如視網膜顯微手術。

研究人員將milliDelta進行顯微手術和其他顯微操作首先進行了測試，還將他們的機器人作為手部震顫消除裝置進行了探索。來自Wood團隊的共同第一作者，SEAS博士後研究員Fatma Zeynep Temel博士說，「我們首先繪製了某個人拿著牙籤尖端的路徑，計算出這些路徑，然後將它們饋入milliDelta機器人，這個機器人能夠匹配和取消它們。」 研究人員認為，專門的milliDelta機器人既可以添加到現有的機器人設備上，也可以開發為獨立的設備，例如在研究和臨床實驗室中操作細胞的平台。

「Wood團隊的工作證明毫米級毫米級機器人的速度和控制得到了加強，為工業和醫療機器人開闢了一條全新的發展道路，這是現有技術無法實現的，這也是我們的仿生機器人技術平台引領未來的又一個例子。」 Wyss研究所創始人Donald Ingber博士如是說，他也是HMS血管生物學Judah Folkman教授和波士頓兒童醫院血管生物學項目的教授，以及SEAS生物工程學教授。

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