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“柔性机器人”:太阳一晒就跳跃

来源:科技日报 发布时间:2017年10月13日

  科技日报讯 (记者吴长锋 通讯员周慧)记者从合肥工业大学获悉,该校成功研发了一种可在低电压及太阳光照射下,产生大变形的新型碳纳米管柔性薄膜智能驱动器,并模拟人类“弹指”的手部动作,设计研发了在外部光照刺激下产生跳跃运动的柔性“机器人”,该成果日前发表在国际重要学术期刊《先进功能材料》上。

  柔性智能驱动器可将光、电、热、湿度等外部能量,直接转化为器件本身的机械变形,无需通过繁琐的能量转化装置,因而吸引了科学家们广泛的研究兴趣。但对于简单结构、快速大变形、多源响应,以及能对飞行、跳跃等复杂运动进行模拟的柔性驱动器研究仍面临诸多挑战。

  合肥工业大学科研团队与中国科学院苏州纳米所合作,设计制备的具有卷曲形状的碳纳米管/聚合物双层薄膜驱动器,可在低电压以及光照射下,产生从管状到平直形状的快速大变形,并且在电信号或者光照撤除后恢复到原始卷曲形状。科研人员将驱动器的两端部分重合来模拟“弹指”中拇指与中指,从而构筑了光驱动跳跃“机器人”。机器人在光照下两个端部的选择性非对称变形导致弹性势能的积累以及瞬间释放,从而产生高度达到自身高度的5倍以上的跳跃运动,并伴随空中翻滚动作。通过改变入射光方向,机器人还可产生类似于不倒翁的周期性摇摆运动。

  “跳跃运动涉及到能量的存储以及瞬间释放,柔性仿生智能驱动材料器件不需要通过弹簧、齿轮等结构设计来积累、存储和快速释放能量,为实现跳跃运动提供了一种全新的方式。”合肥工大胡颖研究员说,他们还进一步研发了爬行机器人、仿生机械手以及能在太阳光照射下绽开的仿生花朵等。这一成果在智能仿生、柔性传感等领域具有广泛应用前景。

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