我學(xué)者首次實(shí)現(xiàn)液態(tài)金屬驅(qū)動(dòng)的功能性輪式移動(dòng)機(jī)器人

電影《終結(jié)者》中的液態(tài)金屬機(jī)器人“T1000”開啟了液態(tài)金屬在機(jī)器人領(lǐng)域應(yīng)用的夢(mèng)想之門。記者從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校精密機(jī)械與精密儀器系張世武副教授研究團(tuán)隊(duì)與其合作者組成的聯(lián)合研究組，設(shè)計(jì)了基于鎵基室溫液態(tài)金屬的新型機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器，首次實(shí)現(xiàn)了液態(tài)金屬驅(qū)動(dòng)的功能性輪式移動(dòng)機(jī)器人。該成果日前發(fā)表在《先進(jìn)材料》雜志上。

鎵基室溫液態(tài)金屬具獨(dú)特的表面性質(zhì)及理化特性，可以通過電場(chǎng)、磁場(chǎng)以及濃度梯度場(chǎng)等多種能量場(chǎng)或者表面改性等方式，實(shí)現(xiàn)變形、移動(dòng)、分離以及融合等多種形態(tài)學(xué)變化，在微流體、生物醫(yī)學(xué)以及機(jī)器人等領(lǐng)域展示出巨大的應(yīng)用前景。然而，液態(tài)金屬在機(jī)器人領(lǐng)域應(yīng)用研究目前僅局限于以液態(tài)金屬液滴為機(jī)器人本體，尚無基于液態(tài)金屬的功能性機(jī)器人的研究報(bào)道。

研究人員設(shè)計(jì)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(zhǎng)的輪體內(nèi)部;通過巧妙設(shè)計(jì)的隨動(dòng)微型電極支架施加外部電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)輪體內(nèi)液態(tài)金屬運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而持續(xù)改變輪式機(jī)器人的重心，驅(qū)動(dòng)輪式機(jī)器人滾動(dòng)。同時(shí)，研究人員對(duì)所提出的新型液態(tài)金屬機(jī)器人做了動(dòng)力學(xué)建模與分析，并通過實(shí)驗(yàn)探索了電解液濃度、施加電壓、液態(tài)金屬體積、輪體結(jié)構(gòu)等參數(shù)對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)性能的影響，獲得驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的最佳參數(shù)匹配。進(jìn)一步，通過集成電池系統(tǒng)，研究人員成功設(shè)計(jì)了新型液態(tài)金屬自驅(qū)動(dòng)輪式移動(dòng)機(jī)器人。(吳長(zhǎng)鋒)

關(guān)鍵詞：