一种由轻型振动电机驱动的回弹机器人可在颗粒介质上快速跳跃行进
软凝聚态物质
2018-10-04 v1 生物物理
摘要
一个固定在 4 cm 方形泡沫平台中心的 1 cm 硬币式振动电机，可在颗粒介质（罂粟籽、小米、玉米粉）上以高达 30 cm/s（约 5 个身长/秒）的速度快速移动。其高速得益于无量纲加速度数（类似于 Froude 数）高达 50，使重 1.4 g 的轻型机构得以停留在基底之上，由其对表面的踢踏实现悬浮与推进。该机构成本低廉且无需任何外部运动部件即可移动。利用 2 s 曝光，我们通过一个除针孔外被遮挡并固定于机构上的 LED 拍摄其轨迹。轨迹可呈现类似于球在振动桌面上弹跳的倍周期现象。一个二维数值模型给出了类似轨迹，但需引入竖直阻力以使机构高度保持较低。我们将该竖直阻力归因于机构底部及穿过颗粒基底的气流所产生的气动吸力。我们的数值模型表明，当阻止机构高高地跳离表面时速度最大。以此方式，该机构类似于奔跑或跳跃动物，其身体在步态中近乎保持距地面相同高度。
引用
@article{arxiv.1810.01496,
title = {A Light-weight Vibrational Motor Powered Recoil Robot that Hops Rapidly Across Granular Media},
author = {Alice C. Quillen and Randal C. Nelson and Hesam Askari and Kathryn Chotkowski and Esteban Wright and Jessica K. Shang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.01496},
year = {2018}
}