由加壓流體驅(qū)動(dòng)的軟機(jī)器人可以探索新的領(lǐng)域，并以傳統(tǒng)剛性機(jī)器人無法做到的方式與精致物體進(jìn)行交互。但是構(gòu)建完全軟的機(jī)器人仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)闉檫@些設(shè)備供電所需的許多組件本身都是剛性的。
現(xiàn)在，哈佛大學(xué)約翰·A·保爾森工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院 (SEAS) 的研究人員開發(fā)出電動(dòng)軟閥來控制液壓軟執(zhí)行器。這些閥門可用于輔助和治療設(shè)備、仿生軟機(jī)器人、軟抓手、手術(shù)機(jī)器人等。
該研究發(fā)表在美國國家科學(xué)院院刊(PNAS)上。
“當(dāng)今嚴(yán)格的調(diào)節(jié)系統(tǒng)極大地限制了流體驅(qū)動(dòng)軟機(jī)器人的適應(yīng)性和移動(dòng)性，”該論文的高級作者、SEAS 工程與應(yīng)用科學(xué)的 Harry Lewis 和 Marlyn McGrath 教授 Robert J. Wood 說。“在這里，我們開發(fā)了柔軟輕便的閥門來控制軟液壓執(zhí)行器，為未來流體軟機(jī)器人的軟機(jī)載控制開辟了可能性。”
軟閥并不新鮮，但到目前為止，還沒有一款能夠達(dá)到許多現(xiàn)有液壓執(zhí)行器所需的壓力或流量。為了克服這些限制，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了新的電動(dòng)動(dòng)態(tài)介電彈性體執(zhí)行器 (DEA)。這些軟執(zhí)行器具有超高功率密度，重量輕，可以運(yùn)行數(shù)十萬次。該團(tuán)隊(duì)將這些新的介電彈性體致動(dòng)器與軟通道相結(jié)合，形成了一個(gè)用于流體控制的軟閥。
“這些軟閥具有快速響應(yīng)時(shí)間，能夠控制符合液壓執(zhí)行器需求的流體壓力和流量，”SEAS 研究生、該論文的第一作者 Siyi Xu 說。“這些閥門使我們能夠快速、強(qiáng)大地控制內(nèi)部容積從數(shù)百微升到數(shù)十毫升的大型和小型液壓執(zhí)行器。”
使用 DEA 軟閥，研究人員演示了對不同容積的液壓執(zhí)行器的控制，并實(shí)現(xiàn)了對由單個(gè)壓力源驅(qū)動(dòng)的多個(gè)執(zhí)行器的獨(dú)立控制。
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