哈佛MilliDelta机器人设计：世界上体积最小、速度最快机器人

哈佛MilliDelta机器人设计：世界上体积最小、速度最快机器人

millidelta机器人由哈佛大学 Wyss 生物创新工程研究所和 John A. Paulson 工程与应用科学学院（SEAS）的 Robert Wood 团队研发。该团队希望这款机器人能够为精细的手术过程提供辅助。

例如：在眼科手术中，可将MilliDelta安装在手术工具末端，用于抵消医务人员手部颤动，以保证手术过程的顺利完成。这样的工具能够降低手术中人为的过失，增加手术的稳定性和成功率。

millidelta机器人设计将微米精度与高速相结合。利用微加工技术和高性能复合材料，millidelta 集成了弯曲接头和弯曲致动器，因此可以高速、力量和微米精度进行操作。这样的功能使它能够完成制造领域或医药领域的一系列微操作任务。

此外，由于millidelta速度可达到每秒 0.45 米，加速度可达到每秒 215 米，这使它能够以高达 75 赫兹的频率进行不断地重复的运动。

Millidelta机器人是Delta 机器人的新一代产品。Delta 机器人在 20 世纪 80 年代早期由瑞士洛桑联邦理工学院（Refalen Clavel) 的 Reymond Clavel 教授领导的一个研究小组发明。

Delta 机器人是一个由多个运动链连接基座和末端感应器并联机器人。机器人的发动机被固定在底座上，因为机身由轻质复合材料制成，所以它的重量非常轻，这样的设计使它进行快速且精确的移动。相对而言，大多数机器人设计的手臂是由固定线路和带有发电机的关节组成，这种构造会使增加机器人手臂的重量，这样灵活性就没有那么强。此外，Delta 机器人设计了一个与手臂连接的末端感应器，使其与工作平台保持平行。并且，Delta 机器人能够定位人类要拿起的东西，这是它能够较好的应用在各种工厂中的原因。

哈佛大学过去开发的机器人Delta手臂通常用在组装生产线，其速度和灵巧度决定了工作空间需要足够大，如今哈佛大学的工程师已经开发出这款通用型机器人的世界最小版本，取名为“MilliDelta”。顾名思义，这款新型机器人的操作级别为毫米级，可以在精细拾取、包装、制造甚至外科手术方面提供帮助。

MilliDelta是一款微型机器人手臂，可以用于精细拾取、包装、制造甚至外科手术（来源：哈佛大学Wyss研究所）

2011年，哈佛大学Wyss研究所的团队开发了用于微型机器人的扁平制造技术，他们称之为弹出式微机电系统（pop-up MEMS）制造技术。在过去的几年中，研究人员把想法变成行动，推出了自组装爬行机器人和轻巧的飞行机器人RoboBee。MilliDelta是该项技术的最新最小的创作，是团队直至目前快速迭代设计的最终版本。

Wyss团队的首席工程师Robert Wood谈到：“物理学的尺度效应告诉我们，减小Delta机器人的尺寸会增加其速度和加速度，pop-up MEMS制造技术具有使用任何材料或组合材料的能力，似乎是解决这个问题的理想方式。”

MilliDelta采用复合材料层合板结构的弯曲关节，可以跟全尺寸Delta机器人一样灵活。不同的是，Delta的测量为15 x 15 x 20 mm（0.6 x 0.6 x 0.8英寸）；显然，MilliDelta可以在7立方毫米的工作空间区里进行精度高达5微米的操作。

“有组装模具的帮助下，这种层合板结构可以精确地折叠成毫米尺度的Delta机器人，”该项研究的第一作者Hayley McClintock如此描述这款机器人，“MilliDelta还利用压电MEMS执行器，允许的运动频率比其他现有Delta机器人高出15到20倍。”

如此小的机器人可不是仅仅为了引发好奇心。MilliDelta可以模仿家族里尺寸更大的兄弟姐妹，在拾取和包装微小物体等应用发挥作用，如作为研究实验室的电子元件或细胞，或微观手术的手臂。微型机器人进行了第一次实验，测试出其可以消除人类手部的震颤。

该项研究的共同第一作者Fatma Zeynep Temel谈论到：“我们首先拿一个个牙签尖在周围划定范围，并绘制其行径路线，计算后输入给MilliDelta机器人，MilliDelta完全能匹配和取代他们。”

而新机器人设计的 millidelta 因为采用复合材料层合板结构的弯曲关节，所以可以跟全尺寸 Delta 机器人一样灵活。不同的是，Delta 的测量为 15 x 15 x 20 mm（0.6 x 0.6 x 0.8 英寸）；这意味着millidelta 可以在 7 立方毫米的工作空间区里进行精度高达 5 微米的操作。

Millidelta机器人的出现，是机器人研发技术的升级，同时也是机器代替精细人工的一个重要进步。