通过光编程控制单层液晶弹性体在空气-水界面上的自振动,用于水行者启发的水上机器人

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:

• 生物模仿水生生物激发了智能水面机器人的灵感.
• 现有的设计往往依赖于复杂的多层或组装结构,限制稳定性和多功能性.
• 在实现水生机器人的多功能运动和精确导航方面,仍然存在挑战.

研究的目的:

• 开发一个无组装,光可编程的水上机器人,灵感来自水上步行者.
• 通过使用单层液晶弹性体 (LCE) 来克服当前机器人设计的局限性.
• 为了证明自我推进和光导航导航能力.

主要方法:

• 制造一个水上步行者类型的机器人,用单一层光可编程液晶弹性体 (LCE).
• 通过光对前后腿进行编程,以创建不对称的结构.
• 使用低质量的热水,具有温度梯度,用于自我振荡和自我推进.
• 使用近红外 (NIR) 光和聚多巴胺光热转换用于轨迹操纵和路径导航.

主要成果:

• 该LCE步行器在热分级的水面上表现出自我振荡和自我推进.
• 腿部接触区域和紧张的不平衡变化驱动机器人的运动.
• 聚多巴胺的选择性沉积使NIR光控制路径导航,包括直线运动和按需转.
• 机器人成功地模仿了自然水中步行者的运动和导航.

结论:

• 一个无组装,形状变化的水中机器人成功地使用单层LCE.成功开发.
• 机器人展示了生物仿真机动和复杂的光导航导航.
• 这项工作为开发使用可编程材料的先进软智能机器人提供了基础.