用于新设备机器人的软驱动方法

一种新的致动方法可以改变平板弹性体的形状，具有快速和可逆的作用，适用于机器人和其他应用中的新设计。哈佛大学的研究人员设计了一种可重新配置的软驱动器，可以模拟自然界中复杂的运动，以开发下一代机器人技术。哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院(SEAS)的一个团队开发了一种方法，通过施加电压的快速和可逆驱动来改变平板弹性体的形状。研究人员表示，该方法可以将弹性体重新配置成不同的形状。通过ATX，您将学习如何在智能制造中实现投资回报率以及在制造业领域保持领先地位的其他方式。与450多家供应商会面，了解虚拟和增强现实在制造业中的作用。学到更多!

研究该项目的SEAS研究生Ehsan Hajiesmaili说，这种新方法扩展了典型的线性运动和旋转运动之间的驱动，这种运动通常存在于发动机和电机等机械系统中。线性运动是指物体以直线从一个点移动到另一个点，而旋转运动涉及在轴上旋转的物体。

然而，在自然界中发现的运动要复杂得多。例如，我们的眼睛可以通过收缩柔软的肌肉来改变角膜的形状来改变焦点。这与相机的合成移动形成对比，相机通过手动或通过自动对焦移动固体镜头来聚焦。

轻轻的

“我们今天使用的传统执行器由坚硬的部件组成，因此它们提供的驱动运动来自这些刚性部件的相对位移，可以是线性往复运动或旋转，”Hajiesmaili告诉设计新闻。“从线性或旋转运动产生复杂的变形需要过于庞大和复杂的机制。”

虽然在这项工作之前还有其它软形状变形执行器 - 它们使用其他刺激，如膨胀或加热 - 这些方法都存在性能问题，导致低功率密度驱动，他说。“此外，这些机制使用机械不均匀性，因此无法重新配置，”Hajiesmaili说。

多层方法

团队开发的新方法的关键是可重构弹性体板的多层方法。在每层之间，研究人员采用了不同形状的纳米管电极。

当电压施加到电极时，它在弹性体片内产生电场，产生材料几何形状的不均匀变化。他告诉Design News，这就是让弹性体变成可以控制的3D形状的原因。

“这是第一个使用电场作为刺激的形状变形机制，导致快速和可逆的形状变形，其功率密度与骨骼肌相当，”Hajiesmaili说。

研究人员展示了简单的驱动形状，但该方法可以推广到高复杂度的形状，他说。此外，材料可以基于哪组电极开启而哪些电极关闭而被哄骗成不同的形状，这可以独立地管理。该团队在Nature Communications杂志上发表了一篇关于他们工作的论文。

研究人员认为，他们的工作是开发用于新型设备的柔软，形状变化材料的早期步骤，例如可以完全改变其形状以优化飞行条件的形状变形翼型，或形状变形雕塑和光学，Hajiesmaili说。

他告诉Design News，该团队计划通过解决当前技术的局限性以及结合传感器和电子设备继续其在执行器上的工作。Hajiesmaili说，研究人员还计划专注于执行器的“一些激动人心的应用”，以及优化材料和制造。

“在这项工作中，我们解决了前沿问题：对于给定的电极设计和施加的电压，执行器将变成什么形状?”他解释道。“然而，更具挑战性和更有趣的问题是反问题：要变形为所需的预定义驱动形状，电极的设计和施加的电压应该是什么?解决这个问题将是下一步。“