恒溫環(huán)境中濕度驅(qū)動軟體輪式機(jī)器人

屈濤,劉聰,代瑤,臧紅彬*,,2

(1. 西南科技大學(xué) 制造科學(xué)與工程學(xué)院,四川綿陽 621010;(2. 西南科技大學(xué) 制造過程測試技術(shù)教育部重點實驗室,四川綿陽 621010)

軟機(jī)器人由于其安全性以及與人類和動物的相容性,具有適應(yīng)周圍環(huán)境的能力以及抗沖擊性的能力而受到了廣泛的關(guān)注[1]。通過簡單的驅(qū)動器輸入能夠執(zhí)行復(fù)雜的運(yùn)動,實現(xiàn)任意幾何形狀,執(zhí)行多步態(tài)推進(jìn)[2-3]。但是,軟致動器很難在穩(wěn)定的環(huán)境中保持持續(xù)運(yùn)動。在沒有額外刺激和自適應(yīng)環(huán)境相關(guān)的挑戰(zhàn),需要復(fù)雜人工干預(yù)執(zhí)行多步態(tài)推進(jìn)極大地限制了軟機(jī)器人的應(yīng)用前景。這項工作描述了設(shè)計在穩(wěn)定環(huán)境中運(yùn)動的輪式機(jī)器人。

能夠響應(yīng)外部刺激(例如濕度,溫度,光,磁場和電場)而自我激活的活性物質(zhì)在軟機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計和實際應(yīng)用中起著重要作用,并且它們的特殊驅(qū)動機(jī)制極大地擴(kuò)展了軟機(jī)器人的功能[4-9]。但是,使用這些智能軟材料進(jìn)行設(shè)計機(jī)器人時仍然需要解決許多問題。例如,由介電彈性體驅(qū)動軟機(jī)器人,小型高壓電源的可靠性以及與剛性電源的連接[4,10]。無約束的磁性軟機(jī)器人需要在強(qiáng)磁場下進(jìn)行預(yù)編程,磁性軟機(jī)器人的多步態(tài)推進(jìn)需要周期改變磁場[11]。環(huán)境濕度驅(qū)動的軟機(jī)器人價格昂貴,并且需要合成靈敏的響應(yīng)材料或復(fù)雜的制造過程[7,12]。由光或熱驅(qū)動的形狀記憶聚合物需要手動重新編程[13]。由于制造上的挑戰(zhàn)并且缺乏輸出大扭矩的能力,液晶彈性體尚未廣泛地集成到不受束縛的機(jī)器人結(jié)構(gòu)中[14]?！?br>