受萤火虫的启发，麻省理工学院的科学家们创造了柔软的致动器，可以发出不同颜色或图案的光。图片来源：由研究人员提供
受萤火虫的启发，科学家们创造了昆虫规模的机器人，可以在飞行时发光，从而实现运动跟踪和通信。
在温暖的夏夜，闪电虫会照亮昏暗的后院，利用它们的发光进行交流——吸引配偶、抵御捕食者或引诱猎物。
这些闪闪发光的萤火虫也激发了麻省理工学院研究人员的灵感。从大自然中汲取灵感，他们为飞行的昆虫级机器人构建了电致发光的软人造肌肉。控制机器人翅膀的微小人造肌肉在飞行过程中会发出彩色光。
这种电致发光可以使机器人相互通信。例如，如果被派往一座倒塌的建筑物中执行搜救任务，一个发现幸存者的机器人可以使用灯光向他人发出信号并寻求帮助。
发光的能力也使这些重量不超过回形针的微型机器人离在实验室外自行飞行更近了一步。这些机器人非常轻巧，无法携带传感器，因此研究人员必须使用笨重的红外摄像机跟踪它们，这些摄像机在户外不能很好地工作。现在，他们已经证明，他们可以精确地使用飞行机器人发出的光和三个智能手机摄像头来跟踪它们。
这些控制羽量级飞行机器人翅膀的人造肌肉在机器人飞行时会发光，这为跟踪机器人提供了一种低成本的方式，也可以使它们进行通信。图片来源：由研究人员提供
“如果你想到大型机器人，它们可以使用许多不同的工具进行通信 - 蓝牙，无线，所有这些东西。但对于一个微小的、功率受限的机器人，我们被迫考虑新的通信模式。这是在户外环境中飞行这些机器人的重要一步，在那里我们没有一个经过良好调整的，最先进的运动跟踪系统，“Kevin Chen说，他是电气工程和计算机科学系（EECS）的D. Reid Weedon，Jr.助理教授，电子研究实验室（RLE）软和微机器人实验室的负责人。 以及该论文的资深作者。
他和他的同事通过将微小的电致发光粒子嵌入人造肌肉中来实现这一目标。这个过程只增加了2.5%的重量，而不会影响机器人的飞行性能。
该研究最近发表在IEEE Robotics and Automation Letters上。与Chen一起发表论文的是EECS研究生Suhan Kim，主要作者和Yi-Hsuan Hsiao;陈宇帆 SM '14， 博士 '17;还有宁夏大学副教授毛杰。
点亮执行器
此前，这些科学家展示了一种新的制造技术，可以制造出柔软的致动器或人造肌肉，从而拍打机器人的翅膀。这些耐用的执行器是通过将弹性体和碳纳米管电极的超薄层交替堆叠，然后将其滚动到粘稠的圆柱体中制成的。当向该圆柱体施加电压时，电极挤压弹性体，机械应变使机翼拍打。
为了制造发光致动器，研究人员将电致硫酸锌颗粒掺入弹性体中，但在此过程中必须克服一些挑战。
首先，该团队必须创建一个不会阻挡光线的电极。他们使用高度透明的碳纳米管建造了它，这些碳纳米管只有几纳米厚，使光线能够通过。
然而，锌颗粒仅在存在非常强的高频电场时才点亮。该电场激发锌粒子中的电子，然后发射称为光子的亚原子光粒子。科学家们利用高电压在软致动器中产生强电场，然后以高频率驱动机器人，使粒子能够明亮地发光。
“传统上，电致发光材料在能量上非常昂贵，但从某种意义上说，我们免费获得电致发光，因为我们只是在飞行所需的频率下使用电场。我们不需要新的驱动装置，新的电线或任何东西。只需要大约3%的能量就能发光，“Kevin Chen说。
当他们对致动器进行原型设计时，他们发现添加锌颗粒会降低其质量，导致其更容易分解。为了解决这个问题，Kim仅将锌颗粒混合到顶部弹性体层中。他使该层厚了几微米，以适应输出功率的任何降低。
虽然这使得执行器的重量增加了2.5%，但它在不影响飞行性能的情况下发光。
