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发布日期:2018年10月25日
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液态金属驱动机器人研究获重要进展

本报讯 中国科大精密机械与精密仪器系张世武副教授研究团队、澳大利亚伍伦贡大学李卫华教授研究团队和苏州大学机器人与微系统中心李相鹏副教授研究团队组成的联合研究组,设计了基于镓基室温液态金属的新型机器人驱动器,首次实现了液态金属驱动的功能性轮式移动机器人。近日,该成果发表在《先进材料》杂志上。

电影《终结者》中的液态金属机器人“T1000”开启了液态金属在机器人领域应用的梦想之门。镓基室温液态金属具独特的表面性质及理化特性,可以通过电场、磁场以及浓度梯度场等多种能量场或者表面改性等方式,实现变形、移动、分离以及融合等多种形态学变化,在MEMS、微流体、生物医学以及机器人等领域展示出巨大的应用前景,引起国际上的广泛关注。然而,液态金属在机器人领域应用研究目前仅局限于以液态金属液滴为机器人本体,尚无基于液态金属的功能性机器人的研究报道。

液态金属镓基室温液态金属拥有巨大的表面张力,可以在极低的电场功耗下,展示出高效的运动能力。联合研究组巧妙地将高效液态金属驱动和变重心机构相结合,开发出结构简单紧凑、驱动性能好的新型液态金属机器人。研究人员设计了一种具有超疏水表面的极轻半封闭轮式结构,将液态金属液滴限制在狭长的轮体内部;通过巧妙设计的随动微型电极支架施加外部电场驱动轮体内液态金属运动,进而持续改变轮式机器人的重心,驱动轮式机器人滚动。

该论文第一作者为中国科大精密机械与精密仪器系硕士生伍健。精密机械与精密仪器系张世武副教授、澳大利亚伍伦贡大学唐诗杨博士、苏州大学机器人与微系统中心李相鹏副教授为共同通讯作者。 近年来,由中国科大、伍伦贡大学和苏州大学组成的联合研究组开始研究液态金属的驱动特性及其在机器人上的应用,取得了系列进展。该成果近日发表在《IEEE Transactions on Industrial Informatics》上。此外,联合研究团队首次发现了液态金属在外磁场作用下的非常规运动现象,并揭示了其内在机理。该成果也于近日发表在《Soft Matter》上。 (工程科学学院 科研部)