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我首次研制成功液態(tài)金屬驅(qū)動的功能性輪式移動機器人
日期：2019-03-22 11:09:34 來源：凡帝朗
中國科學技術(shù)大學張世武副教授研究團隊、澳大利亞伍倫貢大學李衛(wèi)華教授研究團隊和蘇州大學李相鵬副教授研究團隊組成的聯(lián)合研究組，首次研制成功了鎵基室溫液態(tài)金屬驅(qū)動的功能性輪式移動機器人。近日，該研究成果發(fā)表在國際材料學領(lǐng)域權(quán)威期刊《先進材料》上。
鎵基室溫液態(tài)金屬具有獨特的表面性質(zhì)和理化特性，可以通過電場、磁場以及濃度梯度場等多種能量場或者表面改性等方式，實現(xiàn)變形、移動、分離以及融合等多種形態(tài)學變化，在微納機電系統(tǒng)、微流體、生物醫(yī)學以及機器人等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。然而，國際上所進行的相關(guān)探索，僅限于對處于電解液環(huán)境下液態(tài)金屬液滴的操控，該研究成果則設(shè)計出了能夠脫離電解液環(huán)境運行的液態(tài)金屬自驅(qū)動輪式移動機器人。這一研究進展，實現(xiàn)了液態(tài)金屬領(lǐng)域從液滴操控到功能性機器人的重要突破。
聯(lián)合研究組開創(chuàng)性地將液態(tài)金屬高效的驅(qū)動能力與變重心機構(gòu)相結(jié)合，設(shè)計了一種具有超疏水表面的極輕半封閉輪式結(jié)構(gòu)，將液態(tài)金屬液滴限制在狹長的輪體內(nèi)部；并通過巧妙設(shè)計的隨動微電極施加外部電場驅(qū)動輪體內(nèi)液態(tài)金屬運動，進而持續(xù)改變輪式機器人的重心，驅(qū)動輪式機器人滾動。同時，研究人員對所提出的新型液態(tài)金屬機器人進行動力學建模與分析，獲得驅(qū)動機器人運動的最佳參數(shù)匹配。
專家稱，該研究將啟發(fā)一種新型驅(qū)動方式，彌補傳統(tǒng)機器人驅(qū)動方式（電機、液壓及氣動等）結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大以及驅(qū)動能效低等不足，促進未來微小機器人及特種機器人系統(tǒng)的發(fā)展。在不久的將來，液態(tài)金屬機器人有望在癌癥治療的靶向藥物運輸、低排放的綠色交通以及智能柔性可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域大展身手。