基于水凝的环执行器的米歇尔的不稳定性介导的快速重新配置.
Qing Li Zhu1, Zhijie Li2, Hanlei Cheng1
1Department of Polymer Science and Engineering, Ministry of Education Key Laboratory of Macromolecular Synthesis and Functionalization, Zhejiang University, Hangzhou, 310058, China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|November 19, 2025
概括
研究人员开发了新的水凝环执行器,使用刺激触发的米歇尔不稳定性快速改变形状. 这一突破利用了快速起作用的软执行器的机械不稳定性,为软机器人打开了新的道路.
科学领域:
- 软机器人软机器人 软机器人
- 机械工程 机械工程 机械工程
- 材料科学是一种材料科学.
背景情况:
- 米歇尔的不稳定性是弹性环中的经典机械现象,很少适用于软执行器.
- 当前扭曲超出临界值时,不稳定性发生,导致形状过渡到八的数字.
- 软执行器通常缺乏快速形状变形的能力.
研究的目的:
- 开发新的基于水凝的环驱动器,利用刺激触发的米歇尔的不稳定性.
- 通过控制的机械不稳定性,在软执行器中实现快速的形状变形.
- 探索米歇尔的不稳定性在设计先进的软机器中的潜力.
主要方法:
- 制造具有异构结构的水凝环驱动器.
- 触发形状转换使用外部刺激,如加热和光照射.
- 进行实验和模拟以分析不稳定机制和影响因素.
主要成果:
- 在加热或暴露于光线时,水凝环迅速从形转变为八角形状.
- 刺激引起的曲和扭曲硬度的变化被确定为减少不稳定性关键扭曲的机制.
- 执行器在水态条件下表现出快速的动作,执行诸如螺丝和对象操纵等任务.
结论:
- 刺激触发的米歇尔不稳定性为快速起作用的软执行器提供了有效的机制.
- 该设计原理可以应用于开发其他具有快速,大幅度形状变化的软机器.
- 这项工作突出了在软机器人设计中利用机械不稳定的潜力.
