我国研制成功液态金属驱动功能性轮式移动机器人

2018-10-19 光明日报

  中国科学技术大学张世武副教授研究团队、澳大利亚伍伦贡大学李卫华教授研究团队和苏州大学李相鹏副教授研究团队组成的联合研究组,首次研制成功了镓基室温液态金属驱动的功能性轮式移动机器人。近日,该研究成果发表在国际材料学领域权威期刊《先进材料》上。

  镓基室温液态金属具有独特的表面性质和理化特性,可以通过电场、磁场以及浓度梯度场等多种能量场或者表面改性等方式,实现变形、移动、分离以及融合等多种形态学变化,在微纳机电系统、微流体、生物医学以及机器人等领域具有巨大的应用前景。然而,国际上所进行的相关探索,仅限于对处于电解液环境下液态金属液滴的操控,该研究成果则设计出了能够脱离电解液环境运行的液态金属自驱动轮式移动机器人。这一研究进展,实现了液态金属领域从液滴操控到功能性机器人的重要突破。

  联合研究组开创性地将液态金属高效的驱动能力与变重心机构相结合,设计了一种具有超疏水表面的极轻半封闭轮式结构,将液态金属液滴限制在狭长的轮体内部;并通过巧妙设计的随动微电极施加外部电场驱动轮体内液态金属运动,进而持续改变轮式机器人的重心,驱动轮式机器人滚动。同时,研究人员对所提出的新型液态金属机器人进行动力学建模与分析,获得驱动机器人运动的最佳参数匹配。

  专家称,该研究将启发一种新型驱动方式,弥补传统机器人驱动方式(电机、液压及气动等)结构复杂、体积大以及驱动能效低等不足,促进未来微小机器人及特种机器人系统的发展。在不久的将来,液态金属机器人有望在癌症治疗的靶向药物运输、低排放的绿色交通以及智能柔性可穿戴设备等领域大展身手。

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