混合人工肌肉:通过原始元材料内骨架增强了执行和承载性能
Boyuan Tian1, Zhimiao Yan2, Qiang Li1
1State Key Laboratory of Mechanical System and Vibration, School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China. tingtan@sjtu.edu.cn.
Materials horizons
|June 21, 2023
概括
研究人员开发了一种新的柔软原木混合人工肌肉,灵感来自鸟类骨头. 这项创新提高了软机器人的机械强度和承载能力,提高了它们在充满挑战的环境中的有效性.
科学领域:
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 生物模拟学是一种生物模拟学.
背景情况:
- 软机器人比刚性机器人提供了优越的人类和环境兼容性.
- 在受限或负载条件下有效地启动软机器人带来了重大挑战.
- 现有的人工肌肉在压力下与机械完整性作斗争.
研究的目的:
- 增强软人工肌肉的机械完整性和承载能力.
- 为了解决当前人工肌肉在封闭或负载环境中的局限性.
- 开发一种新的软人工肌肉,灵感来自于鸟类的气动骨.
主要方法:
- 设计了一种柔软的原始混合动力人造肌肉,将一个空洞的原始元材料内骨架与一个卷介电弹性体外皮相结合.
- 集成了一个可编程的非线性原木元材料内骨架,以增强机械性能.
- 研究了肌肉的性能,包括阻塞力,承载能力和在不同电场和负载下执行应变.
主要成果:
- 原始混合动力人造肌肉达到8.5%的最大应变和12.2mN mm-2的最大执行应力在30Vμm-1时.
- 人工肌肉在450mN负载下 (155倍自身重量) 保持了执行能力.
- 与传统的介电弹性体执行器相比,内骨架显著提高了阻塞力,承载能力和执行应变.
结论:
- 提出的原始混合动力人造肌肉有效地克服了软执行器的机械限制.
- 这种仿生设计为在苛刻条件下运行的软机器人提供了增强的性能.
- 这项技术显示出应用的潜力,例如机器人技术中的飞翼动机.
