在深海高水压环境下的生物灵感的3D触觉力传感器用于水下机器人自适应抓取
Yuchao Liu1, Yibin Chen1, Zijie Liu1
1Institute of Medical Equipment Science and Engineering, State Key Laboratory of Intelligent Manufacturing Equipment and Technology, School of Mechanical Science and Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China.
ACS applied materials & interfaces
|December 22, 2025
概括
这项研究介绍了用于水下机器人的生物模拟深海三维力传感器 (3D-DSFS). 3D-DSFS能够在极端深海条件下通过精确感应力来实现稳定,非破坏性的操纵.
科学领域:
- 机器人和海洋工程 机器人和海洋工程
- 生物模拟学是一种生物模拟学.
- 传感器技术 传感器技术
背景情况:
- 深海机器人需要触觉力传感来进行操纵,但高水静压会干扰传统传感器.
- 现有的传感器在深海环境中受限,原因是压力诱导的干扰和视力不足.
研究的目的:
- 开发一种新的仿生深海三维力传感器 (3D-DSFS),能够承受极端的水静压.
- 为深海环境中的水下机器人提供可靠的3D力量监测和非破坏性对象操纵.
主要方法:
- 开发了一种灵活的3D打印开放格子传感层,以平衡内部和外部压力.
- 模仿人类皮肤的层次结构,创建一个磁弹性传感器,用于3D力检测.
- 在实验室压力室和现实世界深海环境中测试了传感器的稳定性和准确性.
主要成果:
- 3D-DSFS证明了对高达100MPa的水静压的稳定性,信号漂移低于5%.
- 能够准确检测静态和动态3D力,平均误差低于5%.
- 已成功集成到水下机器人抓手中,用于在100米深海环境中实时控制,从而实现非破坏性和防滑抓取.
结论:
- 仿生3D-DSFS提供了卓越的深海适应性和精确的3D力感应能力.
- 该传感器有望显著增强深海机器人操作和海洋工程应用.
- 开发的传感器克服了极端水下环境中现有技术的局限性.
