液态金属双流体机器人

作     者：叶姣 陈建业 刘静 YE Jiao;CHEN JianYe;LIU Jing

作者机构：中国科学院理化技术研究所北京100190 中国科学院大学未来技术学院北京100049 华中科技大学能源与动力工程学院武汉430074 清华大学医学院生物医学工程系北京100084 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:91748206) 中国科学院前沿科学重点研究计划资助项目 

出 版 物：《中国科学：技术科学》 (Scientia Sinica(Technologica))

年 卷 期：2019年第49卷第6期

页      码：619-626页

摘      要：自20世纪以来,机器人不断被广泛应用于生产制造、生活服务等诸多领域.传统刚性机器人受自由度限制,难以适应非结构化动态未知的复杂环境,而柔性机器人由于自身的灵活性以及对环境的适应性,在近年来引起广泛关注.室温液态金属兼具金属和流体的良好特性,如优良的导热性、导电性、流动性以及低毒性;同时,这类材料由于自身的柔性,在机器人领域的应用备受关注.典型的液态金属驱动方式主要有电驱动、磁场驱动和化学驱动,然而,它们大多需要在溶液环境中进行.从新的角度出发,本文提出了一种基于镓基液态金属双流体驱动的滚动机器人,通过液态金属在螺旋管中的运动实现对装置重心的改变,由此推动整个装置实现快速地滚动前行.这种双流体驱动方式利用液态金属密度大的特点,使得相应的液态金属机器运动摆脱了之前所依赖的溶液运行环境.本文针对基于镓基液态金属的双流体驱动,包括热驱动和化学驱动,从理论上分析了这两种不同的动力源工作方式,具体设计了原型实验装置.所开展的一系列概念性实验澄清了影响装置运动的各种因素,证实了双流体驱动方法的可行性和良好前景,可望为室温液态金属在机器人领域的应用提供一种新的思路.

主 题 词：液态金属 双流体 滚动机器人 热驱动 化学驱动 

学科分类：080202[080202] 08[工学] 0804[工学-材料学] 0802[工学-机械学] 

核心收录：

D　O　I：10.1360/N092018-00388

馆 藏 号：203679238...