中國迷信技巧年夜學(xué)周詳機械與周詳儀器系副傳授張世武研討團隊、澳年夜利亞伍倫貢年夜學(xué)傳授李衛(wèi)華研討團隊和姑蘇年夜學(xué)機械人與微體系中間副傳授李相鵬研討團隊構(gòu)成的結(jié)合研討組，設(shè)計了基于鎵基室溫液態(tài)金屬的新型機械人驅(qū)動器，初次完成了液態(tài)金屬驅(qū)動的功效性輪式挪動機械人。近日，該結(jié)果以A Wheeled Robot Driven by a Liquid‐metal Droplet 為題，揭橥在《先輩資料》雜志上(Adv. Mater. 2018, 201805039)。

　　片子《終結(jié)者》中的液態(tài)金屬機械人“T1000”開啟了液態(tài)金屬在機械人范疇運用的妄想之門。鎵基室溫液態(tài)金屬具奇特的外面性質(zhì)及理化特征，可以經(jīng)由過程電場、磁場和濃度梯度場等多種能量場或許外面改性等方法，完成變形、挪動、分別和融會等多種形狀學(xué)變更，在MEMS、微流體、生物醫(yī)學(xué)和機械人等范疇展現(xiàn)出偉大的運用遠(yuǎn)景，惹起國際上的普遍存眷。但是，液態(tài)金屬在機械人范疇運用研討今朝僅局限于以液態(tài)金屬液滴為機械人本體，還沒有基于液態(tài)金屬的功效性機械人的研討報導(dǎo)。

　　液態(tài)金屬鎵基室溫液態(tài)金屬具有偉大的外面張力，可以在極低的電場功耗下，展現(xiàn)出高效的活動才能。結(jié)合研討組奇妙地將高效液態(tài)金屬驅(qū)動和變重心計心情構(gòu)相聯(lián)合，開辟出構(gòu)造簡略緊湊、驅(qū)動機能好的新型液態(tài)金屬機械人。研討人員設(shè)計了一種具有超疏水外面的極輕半關(guān)閉輪式構(gòu)造，將液態(tài)金屬液滴限制在狹長的輪體外部;經(jīng)由過程奇妙設(shè)計的隨動微型電極支架施加內(nèi)部電場驅(qū)動輪體內(nèi)液態(tài)金屬活動，進(jìn)而連續(xù)轉(zhuǎn)變輪式機械人的重心，驅(qū)動輪式機械人轉(zhuǎn)動。同時，研討人員對所提出的新型液態(tài)金屬機械人做了動力學(xué)建模與剖析，并經(jīng)由過程試驗摸索了電解液濃度、施加電壓、液態(tài)金屬體積、輪體構(gòu)造等參數(shù)對機械人活動機能的影響，取得驅(qū)動活動的最好參數(shù)婚配。進(jìn)一步，經(jīng)由過程集成電池體系，研討人員勝利設(shè)計了新型液態(tài)金屬自驅(qū)動輪式挪動機械人。這一立異研討無望啟示一種新型驅(qū)動方法，填補傳統(tǒng)的機械人驅(qū)動方法(機電、液壓及氣動等)構(gòu)造龐雜、體積年夜和驅(qū)動能效高等缺乏，增進(jìn)將來渺小機械人及特種機械人體系的成長。

　　該論文第一作者為中國科年夜周詳機械與周詳儀器系碩士生伍健。中國科年夜張世武、澳年夜利亞伍倫貢年夜學(xué)博士唐詩楊、姑蘇年夜學(xué)李相鵬為配合通信作者。該課題獲得國度天然迷信基金項目贊助。

　　最近幾年來，由中國科年夜、澳年夜利亞伍倫貢年夜學(xué)和姑蘇年夜學(xué)構(gòu)成的結(jié)合研討組開端研討液態(tài)金屬的驅(qū)動特征及其在機械人上的運用，獲得了系列停頓。結(jié)合研討團隊設(shè)計了以液態(tài)金屬液滴作為柔性輪承載及驅(qū)動的微型小車，集成電源、掌握電路、傳感器和液態(tài)金屬驅(qū)念頭構(gòu)于一體，完成了2D立體內(nèi)的自立活動，該小車無任何機械傳動，具有活動膩滑和婉、無噪聲、低振動、本錢昂貴、易于制作等特色，無望在主動臨盆線和試驗室主動化中年夜展身手。該結(jié)果近日揭橥在IEEE Transactions on Industrial Informatics上。另外，結(jié)合研討團隊初次發(fā)明了液態(tài)金屬在外磁場感化下的異常規(guī)活動景象，并提醒了其內(nèi)涵機理。該研討完成了經(jīng)由過程內(nèi)部磁場對不經(jīng)由任何改性的純液態(tài)金屬的活動掌握，豐碩了液態(tài)金屬的驅(qū)動辦法，有益于推進(jìn)液態(tài)金屬驅(qū)動裝配的年夜范圍運用。該結(jié)果也于近日揭橥在Soft Matter上。