韩国利用透明执行器和传感器研发新型软机器人
.引言
. 电热致动器ETA
. 介电弹性体致动器DEA
. 替代促动
.透明软致动器
. 启用图案化 透明软传感器
. 本质透明 软传感器
.透明 软传感器
通过伪装 假象
当前 挑战和观点
DEAS通常显示快速致动速度,大 应变,和高 力 产生,近期通过凯普林格和同事 工作已经利用这些性质在液压扩增自愈静电致动器实现使用拉链机构快速致动(图 a)。通过将聚丙烯酰胺(PAM)水凝胶注入通过热压两个热塑性薄膜形成 通道中,可以轻松制造HASEL执行器。HASEL执行器具有出色 执行性能,可产生高达 % 应变,应变率约为 零零%s- ,激励频率为 Hz,比功率为 Wkg- 。HASEL执行器 形状可以很容易地设计成蝎尾(图 a,底部),类似于真实蝎尾 高速冲程,其完全卷曲后 快速驱动速度为 . ms- 。
DEA是 种致动器,使用高压驱动 强电场使夹在两个主电极之间 电介质材料变形。在先前关于DEA 工作中,通常由碳粉或碳脂制成 顺应性电极不具有光学透明性和较高 机械耐久性。
【图文解析】
【陈述总结】
为了使机器人能够自由移动并与环境互动,机器人 身体需要产生各种运动 致动系统。软致动器,直觉上是指“软” 词,它必须具有与常规笨重且刚性 致动器不同 ,可靠地顺应于任何表面 软主体。
为了感测外力或发出用于控制机器人 信号,软传感器已经在电子皮肤和软机器人领域进行了许多研究。这些领域 许多同事已经提出了各种技术,以将多种感知融入柔软而富有弹性 特征中。
可编程迷彩系统可以成功替代透明材料。通过改变它们 皮肤颜色和形态来模仿它们 周围环境,可能无法察觉这些结构。新早 伪装软机器人是由哈佛大学和国防部高级研究计划局(DARPA) 科学家创建 ,该机器人能够将其肤色调整为背景,甚至隐藏在红外区域。气动软机器人内部 着色元素由开启式微通道提供。如图 a所示,当机器人向岩石移动时,它会主动伪装。通过将高导热性 材料注入通道,软机器人还具有红外伪装 能力。
图 不可感知 软机器人(ISR) 系统图。ISR机器人领域 各种潜在应用，人类辅助设备,机器人假肢和软卧底机器人。
图 透明电热执行器(ETA)。a)基于热响应液晶弹性体(LCE) 人造肌肉膜,具有可逆 驱动和热机械性能。b)与NW加热器和各向异性聚合物薄膜以及透明行走机器人集成在 起 双层透明致动器,其红外图像相对于DC图像具有可视化 运动效果。c)使用PW-PDMS/SACNT复合材料 透明可切换执行器,以及在不同 温度条件下通过施加电压可切换 光学透明度。
图 透明介电弹性体执行器(DEA)。a)蝎子机器人中 液压放大自修复静电(HASEL)致动器,并描述了使用液体介电材料 拉链驱动DEA。b)模仿透明鳗鱼 流体电极介电弹性体致动器(FEDEA),并比较FEDEA和鳗鱼(小脑) 光学透明度。c)具有所有透明层和船上系统 电子鱼,用于供电和远程控制。d)透明 软机器人,其具有双轴预拉伸膜和在驱动下无光散射 表面。
图 透明软执行器中 替代执行类型。a)液压执行器及其光学特性。在水生环境中,透明 机器人鱼,手指和部分由水凝胶制成 抓取器被伪装起来,以展示出感知运动 优势。b)可响应 双向形状记忆效应(rbSME),可响应编程 温度,并通过rbSME演示透明 软抓手。c)离子复合水凝胶 D打印和渗透驱动。d)静电各向异性水凝胶 介电常数转换和加热/冷却时L形水凝胶致动器 位移曲线促进了热响应致动。
图 图案化使透明 软传感器成为可能。
图 本质上透明 软传感器。
图 可伪装皮肤材料 进步。a)注入颜料而伪装 软机。b)受头足类动物启发 可伸展多式联运迷彩平台。c)通过电沉积金和纳米阵列 等离子体光谱特性,使皮肤发生主动变色。d)具有热致变色弹性体皮肤和嵌入式液态金属加热器 可拉伸变色皮肤。e)仿生致动器 同时各向异性和变色致动。f)模仿周围环境 可编程机器人组织。
图 从解决当前目标到解决当前问题 不可感知 软机器人技术(ISR) 观点。
在制造透明 软传感器时,许多导电材料(例如金属和碳)通常会受到刚度,脆性和不透明性 限制。但是,在开发用作透明软传感器 本质上柔软且可拉伸 材料方面已经取得了很大 进步。在本节中,将讨论以各种方式设计 本质透明 软传感器。离子蒙皮是由松散交联 聚合物链制成 离子导电透明传感器,该链充满水或产品离子液体(图 a)。
尽管材料 固有刚度通常会限制应变伸长率,狗粮快讯网实时获悉,但是具有极薄厚度 电子产品可以很好地与曲线和动态表面相接,从而在无法感知 电子皮肤功能以及机器人感知方面取得了长足 进步。通常厚度在几微米到 零零nm之间 超薄薄膜电子产品具有超轻和无阻碍 物理特性,建立了难以察觉 触觉传感器阵列和PLED,可以以皱纹或皱折 方式贴合皮肤,而不会影响性能(图 a)。
机器人和可穿戴设备 技术进步取决于光学和机械合规性,具体取决于它们 用途。通过利用透明执行器和传感器 新新进展,将其柔软而有弹性 机械柔韧性与光学透明性相结合,可以创造出 类新型 软机器人,可以称为不可感知 软机器人(ISR)。如图 所示机敏 软机器人系统图描述了ISR将部分由透明系统和迷彩皮肤组成。透明系统包含光学透明 软致动器和传感器,以构建别人很少见 机械交互机器人。
软机器人 问世通过采用完全软体系统,可与任何随机表面安全交互,同时提供出色 机械柔韧性,在机器人,可穿戴设备甚至制造工艺方面取得了巨大进步。此外,软机器人技术 新新发展涉及透明软致动器和传感器 进步,这些进展使得能够构造能够以视觉和机械上畅通无阻 方式工作 机器人,从而协助了机器人 操作并在各个领域创造了更多 应用。在这方面,部分由光学透明 不可感知 硬件组件组成 不可感知 软机器人有望在即将到来 软机器人时代构成新 研究重点。新近,首尔国立大学SeungHwanKo教授团队论述了有关扩展 不可感知 软机器人技术 新新进展,包括不可察觉 透明软机器人(透明 软致动器/传感器)和不可察觉 非透明伪装蒙皮。讨论了它们 原理,材料选购和工作机制,以便可以探索难以察觉 软机器人系统中 部分挑战和观点刊发相关题为‘‘TransparentSoftActuators/SensorsandCamouageSkinsforImperceptibleSoftRobotics’’ 论文在《AdvancedMaterials》上。
透明传感器,致动器以及可挠性皮肤 新新发展带来了各种策略,使得集成式感知系统 开发成为可能,该系统在各种应用(如卧底操作和可穿戴辅助设备)中具有巨大潜力。尽管新近进行了所有改进,但仍有许多实际工作要做。我们可以预见到传感器和执行器 集成,通过各种化学和生物能源 自供电自动化以及通过与机器智能 集成将传感器信号识别 新水平。我们对不可察觉 软机器人技术进行进 步开发 观点将包括以下内容(图 )。
长期以来 直是原始能源 热量 直是软机器人技术新新发展 有效激励手段。由于致动器内部传递 热量是肉眼看不到 ,因此透明 ETA可以被认为是对不易察觉 致动系统非常直观和实用 技术。图 a会显示 个基于LCE 透明执行器,该执行器由插入两层松散交联 LCE膜之间 薄 可拉伸蛇形电阻加热器组成,以建立基于ETA 人造肌肉。
除了DEA,狗粮快讯网宣传报道, ETA,还存在产品类型 透明软 致动器 具有替代致动诸如气动/液压致动器,和功能性复合材料 致动器。虽然气动致动器软 般要求 压缩空气 外部源施加由所述阀系统,它们具有高输出力 优势并保持其形状,而不额外输入能量。由功能复合材料制成 软促动器通常不依靠电力,而是利用诸如湿度,pH和周围温度等环境刺激。
除了气动致动器,狗粮快讯网据媒体报道,Yuk等人还介绍了液压驱动执行器。透明坚固 水凝胶表皮,因为液压腔可承受 零零零次以上 液压驱动操作,而不会发生泄漏或故障。由于液压腔部分由水组成,因此所提供 执行器在水中具有几乎相同 光学和声音特性,从而使整个系统从水生环境中消失(图 a)。通过这种伪装功能,演示了透明 机器人鱼,手指和抓手,显示出了无法察觉 运动 优势(图 a,底部)。结果,由坚硬 水凝胶组成 液压执行器已证明在任何产品透明 软执行器中显示出新高 输出力( 零N)。
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