工程师开发了可以携带自己电源的软机器人

时间：2022-02-02 18:25:24 来源：

亚当·比洛多（Adam Bilodeau），丽贝卡·克雷默（Rebecca Kramer-Bottiglio）教授以及哥伦比亚大学的两位合作者因在可举起200倍以上重量的软机器人系统上所做的工作，最近在IEEE国际软机器人大会上被授予最佳学生论文。

这篇名为“用于坚固的软致动器的全软材料系统”的论文基于Kramer-Bottiglio实验室的工作，结合了他们开发的加热复合材料和在哥伦比亚实验室创建的致动器。这种结合产生了一种新型的，基于硅树脂的材料，该材料完全柔软并且可以通过电刺激。它产生的力可与成熟的气动软机器人媲美，而无需诸如空气压缩机之类的笨重组件。

机械工程与材料科学助理教授Kramer-Bottiglio说：“软机器人专家一直在寻找新的执行器技术。”她和研究生研究员Adam Bilodeau与哥伦比亚机器人学家Hod Lipson和Aslan Miriyev合作开发了该系统。哥伦比亚实验室以前已经开发了一种新的执行器-一种将能量转化为机械功的装置，该执行器由硅树脂制成，并在加热时膨胀。穿过材料的刚性金属丝用作热源。

研究人员通过用Kramer-Bottiglio实验室开发的低成本焦耳加热有机硅代替了硬线，从而改进了这种材料系统。通过将导电填料与有机硅混合，他们创造了一种橡胶材料，该橡胶材料具有足够的电阻来传导电，从而将电能转化为热量。使用多种设计将加热复合材料集成到执行器中，从而使热量均匀地散布到整个执行器中，并且与以前的设计相比，可能会提高加热器的效率。

Bilodeau说：“这是取下加热丝并用更有效的替代它的一种方式。”

加热复合材料还可以进行3D打印，因此在以前的设计上也有所改进。这为建造新型，复杂的材料执行器提供了更多的可能性，从而提高了效率。由于耶鲁大学的加热材料和哥伦比亚大学的执行器都具有相似的化学成分（均为硅橡胶），因此两者之间的兼容性提高了整个系统的可印刷性。

Kramer-Bottiglio表示：“我们希望将来能够更复杂地集成这两种材料。”他补充说，加热材料的分布类似于“整个系统中的静脉和毛细血管。”

她说，根据它们如何将加热材料图案化为致动器材料，有可能同时将其用作加热器和传感器。Kramer-Bottiglio说：“我们正在努力开发多功能的软材料，我们很感激这种贡献得到了软机器人社区的认可。”

确保研究人员对该系统的信心在于它能够举起自己的电源（其重量是其自身重量的200倍），这是软机器人领域闻所未闻的壮举。

通常，软机器人技术在许多应用中都具有广阔的前景，例如人机交互（在材料层面建立了安全性），软外骨骼和其他可穿戴技术，以及可以承受撞击和跌落的弹性机器人。

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