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麻省理工研發(fā)全新人工肌肉 提升微型飛行機(jī)器人性能

2021-12-17 14:04 cnBeta.COM

導(dǎo)讀:現(xiàn)在麻省理工學(xué)院研究人員開創(chuàng)了一種新的制造技術(shù),使他們能夠?yàn)榭罩形⑿蜋C(jī)器人生產(chǎn)低電壓、高功率密度、高耐久性的軟驅(qū)動(dòng)器。

麻省理工學(xué)院的研究人員已經(jīng)展示了微型無人機(jī),它們能夠以昆蟲般的敏捷和彈性四處飛奔,最終可以執(zhí)行一些特定任務(wù)。推動(dòng)這些微型機(jī)器人的軟性致動(dòng)器非常耐用,但它們需要比類似尺寸的剛性致動(dòng)器高得多的電壓。


現(xiàn)在麻省理工學(xué)院研究人員開創(chuàng)了一種新的制造技術(shù),使他們能夠?yàn)榭罩形⑿蜋C(jī)器人生產(chǎn)低電壓、高功率密度、高耐久性的軟驅(qū)動(dòng)器。這種制造技術(shù)產(chǎn)生了低電壓、功率密集的人工肌肉,提高了飛行微型機(jī)器人的性能。其工作電壓比目前的版本低75%,同時(shí)攜帶的有效載荷多80%。這些軟驅(qū)動(dòng)器就像人工肌肉一樣,可以快速地扇動(dòng)機(jī)器人的翅膀。


這種新的制造技術(shù)生產(chǎn)的人工肌肉缺陷較少,這大大延長了部件的壽命,并增加了機(jī)器人的性能和有效載荷。這為在未來過渡到在微型機(jī)器人上安裝電力電子裝置開辟了很多機(jī)會(huì)。這種長方形的微型機(jī)器人,重量不到四分之一,有四組翅膀,每組翅膀都由一個(gè)軟驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)。


這些類似肌肉的致動(dòng)器是由兩層彈性材料制成的,它們被夾在兩個(gè)非常薄的電極之間,然后被卷成一個(gè)柔軟的圓柱體。當(dāng)電壓被施加到致動(dòng)器上時(shí),電極擠壓彈性體,而這種機(jī)械應(yīng)變被用來扇動(dòng)機(jī)翼。執(zhí)行器的表面積越大,需要的電壓就越少。


因此,研究團(tuán)隊(duì)通過交替使用盡可能多的超薄彈性體和電極來構(gòu)建這些人工肌肉。隨著彈性體層越來越薄,它們變得更加不穩(wěn)定。研究人員首次能夠制造出一個(gè)有20層的致動(dòng)器,每層的厚度為10微米(約為一個(gè)紅細(xì)胞的直徑)。但他們不得不重新發(fā)明部分制造工藝來達(dá)到這一目的。