合肥工业大学：机器人会“弹指”“跳跃”

【成果简介】

合肥工业大学的科研人员成功研发一种新型柔性智能驱动器，不仅能模拟人类“弹指”的手部动作，还可以实现“跳跃+翻滚”运动。这种柔性“机器人”跳跃高度可达自身高度的5倍以上。研究成果近日以题为“Electrically and Sunlight-Driven Actuator with Versatile Biomimetic Motions Based on Rolled Carbon Nanotube Bilayer Composite”发表在国际重要学术期刊Advanced functional materials上。

【图文导读】

图1 示意图 

（a）“弹指”过程的能量变化。

（b）光驱动跳跃“机器人”的设计示意图。

（c）光照下的跳跃空翻运动。

图2 异价掺杂半导体纳米晶的应用展望

（a）在室温下用作花瓣的卷曲CNT双层仿生花的光学图像。

（b）阳光诱发了仿生花的致动。 在真正的环境阳光照射下，花瓣开放，花朵绽放。

（c，d）在不同温度（≈40和60℃）下仿生花开花的红外热图像。

【研究内容】

柔性智能驱动器可将光、电、热、湿度等外部能量直接转化为器件本身的机械变形，而无需通过繁琐的能量转化装置，因而吸引了科学家们广泛的研究兴趣。据介绍，目前这一研究已经实现包括弯曲、扭曲在内的多种变形形式，其应用研究也已扩展到仿生机械手、爬行机器人等仿生领域。但简单结构、快速大变形、多刺激源响应以及能对飞行、跳跃等复杂生物运动进行模拟的柔性驱动器的研究仍面临挑战。合肥工业大学科研团队与中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究人员合作，设计制备了一种具有卷曲形状的驱动器，可从管状到平直形状的快速大变形后，恢复到原始卷曲形状。科研人员通过形状设计将该驱动器的两端部分重合来模拟“弹指”中的拇指与中指的相互接触，从而构筑了光驱动跳跃“机器人”，其跳跃高度可达到自身高度的5倍以上，并伴随空中翻滚动作。该成果通讯作者、合肥工业大学工业与装备技术研究院胡颖研究员介绍，通过改变入射光方向，该机器人还可产生类似于不倒翁的周期性摇摆运动。胡颖说，传统跳跃机器人需要通过弹簧、齿轮等一系列结构设计来积累、存储和快速释放能量从而实现跳跃运动，而通过柔性仿生智能驱动材料器件模拟“弹指”这一日常行为，为实现跳跃运动提供了一种全新的方式。

原文链接：http://paper.sciencenet.cn//htmlpaper/20171013133827444967.shtm

文献链接：Electrically and Sunlight-Driven Actuator with Versatile Biomimetic Motions Based on Rolled Carbon Nanotube Bilayer Composite (ADV FUNCT MATER., 2017, DOI:10.1002/adfm.201704388)

本文由材料人编辑部石小梅编辑，点我加入材料人编辑部。

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