研究提议快速超灵敏抓取的可编程双稳态执行器

发布时间：2023-11-04 14:58:06 所属栏目：动态来源：

导读：近期，中国科学院深圳先进技术研究院医工所微创中心副研究员李英田的研究团队携手同济大学和北京邮电大学，共同在《IEEE - ASME机械电子学汇刊》上发表最新的研究成果。

抓持作为动物和机器人的基本功能，对于捕食

近期，中国科学院深圳先进技术研究院医工所微创中心副研究员李英田的研究团队携手同济大学和北京邮电大学，共同在《IEEE - ASME机械电子学汇刊》上发表最新的研究成果。

抓持作为动物和机器人的基本功能，对于捕食和物体操纵具有重要意义。随着软性机器人技术在过去几十年的迅猛发展，软性夹持器由于其较高的柔韧性与适应性，在材料、尺度、驱动方法、结构配置等各个领域得到了广泛应用。然而，大多数软性夹持器在实际应用中速度太慢，在不损害功能的前提下实现高速夹持仍然是一个挑战。

对此，研究团队提出了一种基于多层折展型非线性可调双稳态固态电池的结构的基于可编程控制系统的双稳态液压执行器，能够实现抓持器跨尺度地、快速地、多样化地、选择性地抓取。该双稳态执行器可进行编程使其处于稳态与临界态之间的中间态，并且降低能量势垒，当外界施加的触发力，使结构存储的应变能突破能量势垒时，双稳态结构将发生失稳并快速跃变至另一稳态。

与传统的双稳态结构不同，超可调双稳态结构在切换稳态时，采用了一种中间位置的拉动策略。这种设计使得机构可以根据中间位置的高度调节内部能量，并通过微小的外界扰动快速切换到下一个稳态，灵敏度远高于传统双稳态结构。

为了验证可折展型超可调双稳态结构的能力，研究团队进行了一系列实验，结果表明，当重新编程为超灵敏状态并降低最小能量壁垒时，诱发快速切换所需的触发力可以降低到其最大值的0.005倍以下。在此过程中，仅需要0.001毫焦的最小能量，便可触发13.1毫焦的快速能量释放，利用该特性可以实现对不同重量物体的选择性抓取。在水下环境中，超灵敏状态的夹持器能够在0.18秒内对游动的鱼类的接触做出响应并进行捕获。与类的接触做出响应并进行捕获。这种技术的应用将有助于提高潜水员的生存能力，减少海洋污染，保护海洋生物多样性。

（编辑：聊城站长网）

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