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靠电磁场灵活驱动的软机器人

2019-03-07 21:15:14

使用柔软,灵活的机体可以让机器人变得越来越好。有很多好的理由这样做:具有合规性的机器人可以更安全地工作,并可以利用许多独特的运动方式。

在近一周左右的时间里,软体机器人运动的两种新方法已经出现:其中一种使用外部磁场,而另一种使用电场来驱动扑动翅片。

这种在中国杭州浙江大学开发的机器人射线是由电介质弹性体制成的柔软的翅膀推动的,当它们施加电力时,它们会弯曲。介电弹性体响应非常快,运动速度相对较大,但它们需要非常高的电压(大约10千伏)才能使它们工作。传统上,介电弹性体被覆盖在绝缘层中,但是对于这种水生应用,研究人员恰恰将所有绝缘层都浸没在水中,依靠水作为电极和电场。

还有其他几个原因,为什么这个设计是值得注意的。首先,它几乎完全透明。身体、翅片、尾巴和弹性体肌肉完全透视。当添加无操作所需的电子元件和电池时,效果会稍微损坏,但事实上,一个450毫安时的3.7伏电池将保持游泳在1.1固体3小时15分钟,甚至可以携带一个小型相机。无限制速度为6.4厘米/秒,机器人鱼类将在略高于冰点至近75°C的水温中愉快地游泳。

这种机器人的整体效率与虹鳟鱼相当,因为一条25厘米长的鳟鱼消耗约0.03瓦特以10厘米/秒的速度移动。

靠电磁场灵活驱动的软机器人

当然,真正的鳟鱼可以更快更动态地移动,但对于机器人而言,效率的生物学水平要高得多。研究人员还没有准备好为机器人提出任何具体的应用,所以可能简单地看一下这些技术的工作原理,为下一代留下实用的机器人。

同时,在北卡罗来纳州立大学,罗利,研究人员一直在研究一种更基础的驱动技术,具有软机器人的潜力。他们并不完全是在机器人制造阶段,但他们已经设法将聚合物膜转化为可以用磁场远程致动的肌肉。研究人员将铁微粒引入到液体聚合物混合物中,然后向磁珠施加磁场,使微粒自身对准平行链。当干燥并切成条状时,链条持续存在,并且当向它们施加另一个磁场时,链条与之对准,并与聚合物一起使用。

通过改变磁场的强度和方向并调整聚合物的结构,研究人员能够创建一套潜在的非常有用的软执行器,包括可以提升到其自身重量的50倍的悬臂,扩展和承包手风琴结构,像肌肉一样,带有行波压缩波的管作为蠕动泵。

这些执行器似乎价格便宜,易于构造,虽然它们只受到外部力量的响应而受到约束,但它们将在您身体内的微小机器人或者可部署的机器人结构的上下文中工作得很好,不需要持续启动。

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