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我國(guó)首次研制成功液態(tài)金屬驅(qū)動(dòng)的功能性輪式移動(dòng)機(jī)器人
日期：2019-03-15 11:20:05 來(lái)源：凡帝朗
中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)張世武副教授研究團(tuán)隊(duì)、澳大利亞伍倫貢大學(xué)李衛(wèi)華教授研究團(tuán)隊(duì)和蘇州大學(xué)李相鵬副教授研究團(tuán)隊(duì)組成的聯(lián)合研究組，首次研制成功了鎵基室溫液態(tài)金屬驅(qū)動(dòng)的功能性輪式移動(dòng)機(jī)器人。近日，該研究成果發(fā)表在國(guó)際材料學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊《先進(jìn)材料》上。
鎵基室溫液態(tài)金屬具有獨(dú)特的表面性質(zhì)和理化特性，可以通過電場(chǎng)、磁場(chǎng)以及濃度梯度場(chǎng)等多種能量場(chǎng)或者表面改性等方式，實(shí)現(xiàn)變形、移動(dòng)、分離以及融合等多種形態(tài)學(xué)變化，在微納機(jī)電系統(tǒng)、微流體、生物醫(yī)學(xué)以及機(jī)器人等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。然而，國(guó)際上所進(jìn)行的相關(guān)探索，僅限于對(duì)處于電解液環(huán)境下液態(tài)金屬液滴的操控，該研究成果則設(shè)計(jì)出了能夠脫離電解液環(huán)境運(yùn)行的液態(tài)金屬自驅(qū)動(dòng)輪式移動(dòng)機(jī)器人。這一研究進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了液態(tài)金屬領(lǐng)域從液滴操控到功能性機(jī)器人的重要突破。
聯(lián)合研究組開創(chuàng)性地將液態(tài)金屬高效的驅(qū)動(dòng)能力與變重心機(jī)構(gòu)相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種具有超疏水表面的極輕半封閉輪式結(jié)構(gòu)，將液態(tài)金屬液滴限制在狹長(zhǎng)的輪體內(nèi)部；并通過巧妙設(shè)計(jì)的隨動(dòng)微電極施加外部電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)輪體內(nèi)液態(tài)金屬運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而持續(xù)改變輪式機(jī)器人的重心，驅(qū)動(dòng)輪式機(jī)器人滾動(dòng)。同時(shí)，研究人員對(duì)所提出的新型液態(tài)金屬機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模與分析，獲得驅(qū)動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的最佳參數(shù)匹配。
專家稱，該研究將啟發(fā)一種新型驅(qū)動(dòng)方式，彌補(bǔ)傳統(tǒng)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)方式（電機(jī)、液壓及氣動(dòng)等）結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大以及驅(qū)動(dòng)能效低等不足，促進(jìn)未來(lái)微小機(jī)器人及特種機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展。在不久的將來(lái)，液態(tài)金屬機(jī)器人有望在癌癥治療的靶向藥物運(yùn)輸、低排放的綠色交通以及智能柔性可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域大展身手。