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哈佛大学开发出人造肌肉成就“柔性机器人”

像好莱坞大片《超强能陆战队》中的机器人“大白”一样,“柔性”机器人(Softrobots)有许多优点。但柔性机器人往往不存在一个问题——他们太快了! 掌控抗拒“柔性”机器人展开各种预计动作的人造肌肉叫作执行器。现有的执行器一般来说由液压或气压传动,有号召快、能量储存无以等缺点。 介电弹性体作为绝缘性能较好的柔性材料可以替换气压执行器。然而,现有的介电弹性体必须简单和陈旧的电路为其获取低电压,以及刚性部件来保持其形态——这两点都与柔性机器人的想法背道而驰。

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本文摘要:像好莱坞大片《超强能陆战队》中的机器人“大白”一样,“柔性”机器人(Softrobots)有许多优点。但柔性机器人往往不存在一个问题——他们太快了! 掌控抗拒“柔性”机器人展开各种预计动作的人造肌肉叫作执行器。现有的执行器一般来说由液压或气压传动,有号召快、能量储存无以等缺点。 介电弹性体作为绝缘性能较好的柔性材料可以替换气压执行器。然而,现有的介电弹性体必须简单和陈旧的电路为其获取低电压,以及刚性部件来保持其形态——这两点都与柔性机器人的想法背道而驰。

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像好莱坞大片《超强能陆战队》中的机器人“大白”一样,“柔性”机器人(Softrobots)有许多优点。但柔性机器人往往不存在一个问题——他们太快了!  掌控抗拒“柔性”机器人展开各种预计动作的人造肌肉叫作执行器。现有的执行器一般来说由液压或气压传动,有号召快、能量储存无以等缺点。

  介电弹性体作为绝缘性能较好的柔性材料可以替换气压执行器。然而,现有的介电弹性体必须简单和陈旧的电路为其获取低电压,以及刚性部件来保持其形态——这两点都与柔性机器人的想法背道而驰。

  现在,哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院(HarvardJohnA.PaulsonSchoolofEngineeringandAppliedSciences,SEAS)的科研人员研发出有了一种新型介电弹性体,并在《高等材料》(AdvancedMaterials)上公开发表了他们的科研成果。  这种新型材料只必须很低的电压反对,而且不必须刚性部件,就可以构建大范围的运动。  “我们指出这种材料有潜力沦为生产柔性机器人的理想材料,”SEAS的研究生、同时也是论文的第一作者的米托·杜图塔(MishuDuduta)如是说,“电力更容易储存和传送,但此前的问题是,驱动柔性机器人执行器所需的电场过于强劲。

我们的研究通过减少驱动电压、提升能量密度,并除去刚性部件,顺利解决问题了柔性执行器领域的许多问题。”  图中为用于坚硬、可延伸的弹性体和碳纳米管电极夹层结构生产的人造肌肉。此类执行器可应用于生产可穿着设备、柔性夹具、外科手术工具、柔性机器人以及其他机器人的柔性部件。

图片版权:PeterAllen/HarvardSEAS  杜图塔的论文联合作者还包括哈佛大学工程与应用科学学院教授罗伯特·伍德(RobertWood)以及材料学教授大卫·克拉克(DavidClarke)。在研发该新型介电弹性体的过程中,杜图塔所在的团队融合了两种分开用于时都展现出较好的现有的材料。

其中一种是基于加州大学洛杉矶分校(UCLA)研发的成果研发的需要刚性结构的弹性体,另一种是克拉克实验室研发的碳纳米管电极。这两种材料的特性有序,进而使新材料的性能高于传统的介电弹性体执行器。


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