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自动折叠“起重机”诞生!智能材料为折纸机器人迎来新时代

发布时间:2020-09-23 16:33 编辑:国兴智能 点击次数:

    据媒体报道,国外某研发团队利用液晶弹性体设计了一种自动折叠机器人,加热时会像人造肌肉一样收缩,还把它叠成了不同的形状。
 

自动折叠“起重机”诞生!智能材料为折纸机器人迎来新时代


    别看它长得小小的,它能抬起比自身重38倍的重量,研究人员管它叫做起重机。

    坚韧的同时不失美感,仿佛一朵百合花缓缓绽放。
 

自动折叠“起重机”诞生!智能材料为折纸机器人迎来新时代


    研究人员选择用加热的方式驱动液晶弹性体,利用光刻技术将加热层嵌入了液晶弹性体中。“起重机”的折叠结构是一种称联动的机制,可以使单个驱动肌肉可以在两个方向上折叠。当液晶弹性体被加热时,致动器处于弹出状态;材料被冷却后,致动器自动缩回扁平状。

    “起重机”的收缩与液晶弹性体的加热时间有关,当加热到30s左右,材料的应变能力达到峰值,‘起重机’完全展开,折叠角最大为64°;当加热停止时,液晶弹性体开始立即松弛,但要达到完全松弛状态需要2分钟。

    “起重机”的负重能力随温度的增加而增加。在启动状态,眨眼间便可抬起20g的负载。

    它的最大负载能力可达到200g,这对于仅一层智能材料的负重能力来说已经很优秀了。
 

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    研究人员将三个“起重机”模块连接组成爬行机器人,并分配每个模块的收缩与松弛序列。连接在一起的模块在启动时会互相约束,因此发生倾斜。
 

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    当第一个模块收缩并倾斜时,它就开始将运动波传播到第二个模块,第二个模块收缩并倾斜使它就充当爬虫的锚点(高摩擦力点),这时第一个模块松弛下来,第三个模块收缩成为锚点,而前两个模块一起松弛,是机器人产生运动。这种行为使机器人的运动方向与驱动顺序相反,例如,从第一个模块开始驱动时,机器人向后爬行了17mm;而从第三个模块驱动,机器人则向前爬行了10mm。

    从折纸艺术中汲取灵感的机器人和机构设计具有产生紧凑,可部署,轻型的变形结构的潜力,正如自然界所看到的那样,可应用于搜救,航空航天系统和医疗设备中。在这项工作中,液晶弹性体作为人造肌肉,通过逐层过程获得肌腱驱动的驱动力,并使用链接机制生成可逆的自折叠模块。通过三个模块制作了自折叠爬行机器人。

 

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    液晶弹性体制作折叠机器人的最大的挑战在于,它的致动是热驱动的,因此从激活到松弛的时间过长,也不利于节能。未来的工作集中在调整液晶弹性体的性能上,以使其达到较低的转变温度。

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