生物气动气动驱动执行器用于水下传感和运动控制

科学领域:

• 仿生学和软机器人技术
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 海洋工程 海洋工程

背景情况:

• 生物系统为智能生物系统提供先进的模型,特别是用于水下探索的水中运动.
• 目前的水下技术面临的局限性是由于集中控制,反应缓慢和环境感知差.
• 软机器人需要新的材料,以在水生环境中进行敏感的感知,执行和自主控制.

研究的目的:

• 为软机器人执行器开发一种仿生超弹性导电薄膜.
• 模仿游泳膀的浮力调节和机械感知功能.
• 创建一个具有增强水下操作智能和功能多功能性的自传感执行器.

主要方法:

• 通过将碳纳米管 (CNT) 封装在化天然乳 (VNL) 基质中,制造超弹性导电薄膜.
• 用于精确的运动检测,对薄膜的变形忠实度和应变响应导电性的表征.
• 实现压力控制的垂直运动,使用实时环境反进行自主轨道校正.
• 基于法拉第电磁感应定律的运动跟踪系统的开发,用于通过电压信号检测执行器位移.

主要成果:

• 仿生膜表现出异常的变形保真性,在各种环境中准确地检测出高角度分辨率的手指关节曲.
• 通过自主轨迹校正,在水下实现了高精度,压力控制的垂直运动.
• 一个运动跟踪系统通过量化诱导的电压信号,有效地检测到执行器的位移.
• 综合系统展示了软机器人的增强的操作智能和功能多功能性.

结论:

• 开发的仿生膜作为软自传感执行器,模仿生物浮力和感官功能.
• 这项技术显著提高了软机器人在海洋应用中的感知,控制和适应性.
• 这些发现为生态监测和适应性水下操纵系统开辟了新的可能性.