王中林院士團隊《AFM》:機械能驅動仿生摩擦電動軟機器人,運動速度高達14.9mms

近年來,軟機器人因其具有變形大、敏捷性高、靈活性好、環境適應性強等獨特優勢而受到廣泛關注。到目前為止,對於軟機器人系統的開發,各種潛在的應用已經被解決到運動、操縱和人機互動。受一系列生物系統的啟發,模仿魚、章魚、蛇、毛蟲和蠕蟲的敏捷動作非常受歡迎。目前軟體機器人主要基於兩種形式提供動力:

壓力驅動的軟致動器

刺激響應的軟致動器

。與其他刺激響應的軟致動器相比,

電響應的軟致動器更容易被電訊號直接和精確地控制。然而可拉伸的行動式電源,始終是軟機器人的一大挑戰。

鑑於此,

中國科學院北京奈米能源與系統研究所

王中林院士

團隊等人在

摩擦奈米發電機

的研究基礎上開發了一種實用新技術——

摩擦電動軟機器人(TESR)系統

,其主要特點是以機械能為動力源,

以TESR為核心,生物感應架構由柔軟的可變形物體和兩個摩擦電附著腳組成,透過摩擦電效應驅動和精確控制

,為適用於電響應軟機器人的可持續電源技術提供了新的策略。相關工作以“Bioinspired Triboelectric Soft Robot Driven by Mechanical Energy”為題於近期發表在《Advanced Functional Materials》上,極大地擴充套件了TENGs作為新型高壓電源在軟機器人領域的適用性。

王中林院士團隊《AFM》:機械能驅動仿生摩擦電動軟機器人,運動速度高達14.9mms

文章重點:

1。

受尺蠖運動的啟發,設計了一個控制模組來確保軟變形體和摩擦電附著腳(TAF)之間的TESR協調

,在這個系統中,具有生物靈感結構的TESR由一個柔軟可變形的物體和兩個TAF組成。由RF-TENG提供動力,柔軟可變形的車身產生變形,兩個TAF產生受控的附著力。

王中林院士團隊《AFM》:機械能驅動仿生摩擦電動軟機器人,運動速度高達14.9mms

摩擦電動軟機器人(TESR)系統示意圖及應用演示

2。 透過RF-TENG驅動和精確控制,TESR可在丙烯酸表面達到

14.9mm/s的最大爬行速度

。由於其獨特的結構設計,TESR原型機具有良好的在不同基底上爬行的適應性,成功實現TESR在不同材料表面和不同角度斜坡上的爬行。利用TESR攜帶微型攝像機在狹長隧道內傳輸影象的實時視覺化監控平臺,表明其可用於未來人類無法進入的區域的快速診斷。

王中林院士團隊《AFM》:機械能驅動仿生摩擦電動軟機器人,運動速度高達14.9mms

TESR在封閉水平隧道進行影片記錄

全文連結:

https://doi。org/10。1002/adfm。202104770

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