当前位置: 首页>>日本人免费视频69xⅹx >>软机器人的人造肌肉:低电压,高希望

软机器人的人造肌肉:低电压,高希望

添加时间:    


软机器人做很多事情,但他们并不完全知道他们的速度。移动软机器人的人造肌肉称为执行器,往往依赖液压或气动,响应缓慢,难以储存。

具有良好绝缘性能的柔性材料的绝缘弹性体可以替代气动致动器,但是它们目前需要复杂和低效的电路来提供高电压以及刚性部件以维持其形式 - 这两者都失去了目的一个软的机器人。

现在,哈佛大学John A. Paulson工程与应用科学学院(SEAS)的研究人员已经开发出了一种介电弹性体,其运动范围广泛,需要相对较低的电压和无刚性的部件。

他们最近在“高级材料”中发表了他们的作品。 SEAS的研究生Mishu Duduta说:“我们认为这有可能成为软机器人的圣杯。”他是第一作者。 “电力很容易储存和交付,但到目前为止,柔性机器人驱动执行器所需的电场过高。这项研究通过降低驱动电压和提高能量密度,同时消除刚性元件,解决了软启动中的许多挑战。“

Duduta与Charles Wood,工程与应用科学学院教授兼David Clarke合着了该论文,扩展塔尔家庭材料教授。

在建立一个新的介电弹性体,团队结合了两种已知的材料,单独运作良好 - 基于在加州大学洛杉矶分校开发的弹性体,消除了在克拉克实验室开发的刚性部件和碳纳米管电极的需要。这两种材料的互补特性使新器件的性能超过了标准介电弹性体执行器。

大多数电介质弹性体的运动范围有限,需要预先拉伸并连接到刚性框架上。从加州大学洛杉矶分校的研究人员开发的一种不需要预拉伸的弹性体开始,改性材料以液体形式开始,可以在紫外光下快速固化,生成纸张薄片。它们是粘性的双面胶带,因此它们可以很好地粘合在一起,也可以粘在电极上。

对于电极,团队使用薄碳纳米管垫替代了通常用作电介质弹性体电极的碳油脂。纳米管既不会增加弹性体的刚度,也不会降低能量密度 - 这意味着弹性体仍然可以拉伸并提供相当大的力量。该团队将弹性体制成一个在另一个上面,形成弹性体,电极,弹性体,电极等的多层夹层。通过这种方式,每个电极都可以双重使用,为上下弹性体提供动力。 “Duduta说:”驱动绝缘弹性体所需的电压与材料的厚度直接相关,因此必须使绝缘弹性体尽可能薄。 “但真正薄的弹性体脆弱,不能产生力量。多层弹性体更加坚固耐用,而且实际上可以提供显着的力量。“

”这项工作的重要性在于材料和加工的结合使得介电弹性体的两个当前技术局限性 - 对高压和预压的需求,舒展 - 要克服,“克拉克说。

这种类型的执行器可用于从可穿戴设备到软夹钳,腹腔镜手术工具,完全柔软的机器人或更复杂的机器人中的人造肌肉。 Wood说:“驱动是机器人中最困难的挑战之一。 “绝大多数现有的机器人都依靠传统的电磁旋转电机。在我们不能使用这种电机的情况下,例如在柔性机器人中,对于高性能驱动来说,几乎没有其他选择。电控软启动器的这一突破使我们在工程系统中更加接近肌肉般的性能,并为软机器人领域的无数应用打开了大门。“

该研究得到了美国国家科学基金会的支持。

来源:美国国家科学基金会,哈佛大学John A. Paulson 工程与应用科学学院

随机推荐