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液态金属驱动机器人研究取得进展

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放大字体  缩小字体 发布日期:2018-10-22   浏览次数:939
核心提示:  中国迷信技巧年夜学周详机械与周详仪器系副传授张世武研讨团队、澳年夜利亚伍伦贡年夜学传授李卫华研讨团队和姑苏年夜学机械人与微体系中间副传授李相鹏研讨团队构成的结合研讨组,设计了基于镓基室温液态金属的

  中国迷信技巧年夜学周详机械与周详仪器系副传授张世武研讨团队、澳年夜利亚伍伦贡年夜学传授李卫华研讨团队和姑苏年夜学机械人与微体系中间副传授李相鹏研讨团队构成的结合研讨组,设计了基于镓基室温液态金属的新型机械人驱动器,初次完成了液态金属驱动的功效性轮式挪动机械人。近日,该结果以A Wheeled Robot Driven by a Liquid‐metal Droplet 为题,揭橥在《先辈资料》杂志上(Adv. Mater. 2018, 201805039)。

  片子《终结者》中的液态金属机械人“T1000”开启了液态金属在机械人范畴运用的妄想之门。镓基室温液态金属具奇特的外面性质及理化特征,可以经由过程电场、磁场和浓度梯度场等多种能量场或许外面改性等方法,完成变形、挪动、分别和融会等多种形状学变更,在MEMS、微流体、生物医学和机械人等范畴展现出伟大的运用远景,惹起国际上的普遍存眷。但是,液态金属在机械人范畴运用研讨今朝仅局限于以液态金属液滴为机械人本体,还没有基于液态金属的功效性机械人的研讨报导。

  液态金属镓基室温液态金属具有伟大的外面张力,可以在极低的电场功耗下,展现出高效的活动才能。结合研讨组奇妙地将高效液态金属驱动和变重心计心情构相联合,开辟出构造简略紧凑、驱动机能好的新型液态金属机械人。研讨人员设计了一种具有超疏水外面的极轻半关闭轮式构造,将液态金属液滴限制在狭长的轮体外部;经由过程奇妙设计的随动微型电极支架施加内部电场驱动轮体内液态金属活动,进而连续转变轮式机械人的重心,驱动轮式机械人转动。同时,研讨人员对所提出的新型液态金属机械人做了动力学建模与剖析,并经由过程试验摸索了电解液浓度、施加电压、液态金属体积、轮体构造等参数对机械人活动机能的影响,取得驱动活动的最好参数婚配。进一步,经由过程集成电池体系,研讨人员胜利设计了新型液态金属自驱动轮式挪动机械人。这一立异研讨无望启示一种新型驱动方法,填补传统的机械人驱动方法(机电、液压及气动等)构造庞杂、体积年夜和驱动能效高等缺乏,增进将来渺小机械人及特种机械人体系的成长。

  该论文第一作者为中国科年夜周详机械与周详仪器系硕士生伍健。中国科年夜张世武、澳年夜利亚伍伦贡年夜学博士唐诗杨、姑苏年夜学李相鹏为配合通信作者。该课题获得国度天然迷信基金项目赞助。

  最近几年来,由中国科年夜、澳年夜利亚伍伦贡年夜学和姑苏年夜学构成的结合研讨组开端研讨液态金属的驱动特征及其在机械人上的运用,获得了系列停顿。结合研讨团队设计了以液态金属液滴作为柔性轮承载及驱动的微型小车,集成电源、掌握电路、传感器和液态金属驱念头构于一体,完成了2D立体内的自立活动,该小车无任何机械传动,具有活动腻滑和婉、无噪声、低振动、本钱昂贵、易于制作等特色,无望在主动临盆线和试验室主动化中年夜展身手。该结果近日揭橥在IEEE Transactions on Industrial Informatics上。另外,结合研讨团队初次发明了液态金属在外磁场感化下的异常规活动景象,并提醒了其内涵机理。该研讨完成了经由过程内部磁场对不经由任何改性的纯液态金属的活动掌握,丰硕了液态金属的驱动办法,有益于推进液态金属驱动装配的年夜范围运用。该结果也于近日揭橥在Soft Matter上。

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