工程师开发可以携带自己的电源的软机器人 2017-01-08 04:44:13

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Adam Bilodeau教授,Rebecca Kramer-Bottiglio教授和哥伦比亚大学的两名合作者最近在IEEE国际软机器人大会上获得了最佳学生论文奖,因为他们的软机器人系统可以提升其重量的200倍

该论文“用于强软执行器的全软材料系统”基于Kramer-Bottiglio实验室的工作,该实验室将他们开发的加热复合材料与在哥伦比亚实验室创建的执行器相结合

这种组合产生了一种新的有机硅基材料,完全柔软和电刺激

它产生的力与成熟的气动软机器人相当,无需像空气压缩机那样庞大的部件

“软机器人专家一直在寻找新的执行器技术,”机械工程与材料科学助理教授Kramer-Bottiglio说

她和研究生研究员Adam Bilodeau一起与哥伦比亚机器人专家Hod Lipson和Aslan Miriyev合作

哥伦比亚实验室之前开发了一种新的执行器 - 一种将能量转化为机械功的装置 - 由硅树脂制成,在加热时会膨胀

穿过材料的刚性线用作热源

研究人员通过在Kramer-Bottiglio实验室开发的低成本焦耳加热硅胶替换刚性线材,对这种材料系统进行了改进

通过将导电填料与硅树脂混合,它们产生了一种橡胶材料,其导电具有足够的电阻以将电能转换成热量

使用各种设计将加热复合材料集成到致动器中,允许热量均匀地散布在整个致动器中,并且可能比先前的设计提高加热器的效率

“这是一种采取加热丝并用更有效的东西取代它的方法,”Bilodeau说

加热复合材料也改进了之前的设计,因为它可以进行3D打印

这为开发新的复杂材料执行器提供了多种可能性,并提高了效率

因为耶鲁的加热材料和哥伦比亚的执行器都具有相似的化学成分 - 两者都是硅橡胶 - 两者之间的兼容性增强了整个系统的可印刷性

“我们希望将来更复杂地整合两种材料,”Kramer-Bottiglio说,并补充说加热材料的分布类似于整个系统中的“静脉和毛细管”

取决于它们如何将加热材料模式化为她说,执行器材料有可能将它用作加热器和传感器

“我们正致力于多功能软材料,我们很感激这种贡献得到了软机器人社区的认可,”Kramer-Bottiglio说道

确保研究人员对系统的信心是它能够提升自身电源 - 超过自身重量的200倍 - 这是软机器人领域闻所未闻的壮举

一般而言,软机器人对于众多应用具有很大的前景,例如人机交互(在材料层面内置安全性),软外骨骼和其他可穿戴技术,以及能够承受冲击和跌落的弹性机器人