中國迷信技巧年夜學(xué)周詳機(jī)械與周詳儀器系副傳授張世武研討團(tuán)隊(duì)、澳年夜利亞伍倫貢年夜學(xué)傳授李衛(wèi)華研討團(tuán)隊(duì)和姑蘇年夜學(xué)機(jī)械人與微體系中間副傳授李相鵬研討團(tuán)隊(duì)構(gòu)成的結(jié)合研討組，設(shè)計(jì)了基于鎵基室溫液態(tài)金屬的新型機(jī)械人驅(qū)動(dòng)器，初次完成了液態(tài)金屬驅(qū)動(dòng)的功效性輪式挪動(dòng)機(jī)械人。近日，該結(jié)果以A Wheeled Robot Driven by a Liquid‐metal Droplet 為題，揭橥在《先輩資料》雜志上(Adv. Mater. 2018, 201805039)。
片子《終結(jié)者》中的液態(tài)金屬機(jī)械人“T1000”開啟了液態(tài)金屬在機(jī)械人范疇運(yùn)用的妄想之門。鎵基室溫液態(tài)金屬具奇特的外面性質(zhì)及理化特征，可以經(jīng)由過程電場、磁場和濃度梯度場等多種能量場或許外面改性等方法，完成變形、挪動(dòng)、分別和融會(huì)等多種形狀學(xué)變更，在MEMS、微流體、生物醫(yī)學(xué)和機(jī)械人等范疇展現(xiàn)出偉大的運(yùn)用遠(yuǎn)景，惹起國際上的普遍存眷。但是，液態(tài)金屬在機(jī)械人范疇運(yùn)用研討今朝僅局限于以液態(tài)金屬液滴為機(jī)械人本體，還沒有基于液態(tài)金屬的功效性機(jī)械人的研討報(bào)導(dǎo)。
液態(tài)金屬鎵基室溫液態(tài)金屬具有偉大的外面張力，可以在極低的電場功耗下，展現(xiàn)出高效的活動(dòng)才能。結(jié)合研討組奇妙地將高效液態(tài)金屬驅(qū)動(dòng)和變重心計(jì)心情構(gòu)相聯(lián)合，開辟出構(gòu)造簡略緊湊、驅(qū)動(dòng)機(jī)能好的新型液態(tài)金屬機(jī)械人。研討人員設(shè)計(jì)了一種具有超疏水外面的極輕半關(guān)閉輪式構(gòu)造，將液態(tài)金屬液滴限制在狹長的輪體外部;經(jīng)由過程奇妙設(shè)計(jì)的隨動(dòng)微型電極支架施加內(nèi)部電場驅(qū)動(dòng)輪體內(nèi)液態(tài)金屬活動(dòng)，進(jìn)而連續(xù)轉(zhuǎn)變輪式機(jī)械人的重心，驅(qū)動(dòng)輪式機(jī)械人轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)，研討人員對所提出的新型液態(tài)金屬機(jī)械人做了動(dòng)力學(xué)建模與剖析，并經(jīng)由過程試驗(yàn)摸索了電解液濃度、施加電壓、液態(tài)金屬體積、輪體構(gòu)造等參數(shù)對機(jī)械人活動(dòng)機(jī)能的影響，取得驅(qū)動(dòng)活動(dòng)的最好參數(shù)婚配。進(jìn)一步，經(jīng)由過程集成電池體系，研討人員勝利設(shè)計(jì)了新型液態(tài)金屬自驅(qū)動(dòng)輪式挪動(dòng)機(jī)械人。這一立異研討無望啟示一種新型驅(qū)動(dòng)方法，填補(bǔ)傳統(tǒng)的機(jī)械人驅(qū)動(dòng)方法(機(jī)電、液壓及氣動(dòng)等)構(gòu)造龐雜、體積年夜和驅(qū)動(dòng)能效高等缺乏，增進(jìn)將來渺小機(jī)械人及特種機(jī)械人體系的成長。
該論文第一作者為中國科年夜周詳機(jī)械與周詳儀器系碩士生伍健。中國科年夜張世武、澳年夜利亞伍倫貢年夜學(xué)博士唐詩楊、姑蘇年夜學(xué)李相鵬為配合通信作者。該課題獲得國度天然迷信基金項(xiàng)目贊助。
最近幾年來，由中國科年夜、澳年夜利亞伍倫貢年夜學(xué)和姑蘇年夜學(xué)構(gòu)成的結(jié)合研討組開端研討液態(tài)金屬的驅(qū)動(dòng)特征及其在機(jī)械人上的運(yùn)用，獲得了系列停頓。結(jié)合研討團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了以液態(tài)金屬液滴作為柔性輪承載及驅(qū)動(dòng)的微型小車，集成電源、掌握電路、傳感器和液態(tài)金屬驅(qū)念頭構(gòu)于一體，完成了2D立體內(nèi)的自立活動(dòng)，該小車無任何機(jī)械傳動(dòng)，具有活動(dòng)膩滑和婉、無噪聲、低振動(dòng)、本錢昂貴、易于制作等特色，無望在主動(dòng)臨盆線和試驗(yàn)室主動(dòng)化中年夜展身手。該結(jié)果近日揭橥在IEEE Transactions on Industrial Informatics上。另外，結(jié)合研討團(tuán)隊(duì)初次發(fā)明了液態(tài)金屬在外磁場感化下的異常規(guī)活動(dòng)景象，并提醒了其內(nèi)涵機(jī)理。該研討完成了經(jīng)由過程內(nèi)部磁場對不經(jīng)由任何改性的純液態(tài)金屬的活動(dòng)掌握，豐碩了液態(tài)金屬的驅(qū)動(dòng)辦法，有益于推進(jìn)液態(tài)金屬驅(qū)動(dòng)裝配的年夜范圍運(yùn)用。該結(jié)果也于近日揭橥在Soft Matter上。
