我首次研制成功液態金屬驅動的功能性輪式移動機器人
日期：2019-03-22 11:09:34 來源：凡帝朗
中國科學技術大學張世武副教授研究團隊、澳大利亞伍倫貢大學李衛華教授研究團隊和蘇州大學李相鵬副教授研究團隊組成的聯合研究組，首次研制成功了鎵基室溫液態金屬驅動的功能性輪式移動機器人。近日，該研究成果發表在國際材料學領域權威期刊《先進材料》上。
鎵基室溫液態金屬具有獨特的表面性質和理化特性，可以通過電場、磁場以及濃度梯度場等多種能量場或者表面改性等方式，實現變形、移動、分離以及融合等多種形態學變化，在微納機電系統、微流體、生物醫學以及機器人等領域具有巨大的應用前景。然而，國際上所進行的相關探索，僅限于對處于電解液環境下液態金屬液滴的操控，該研究成果則設計出了能夠脫離電解液環境運行的液態金屬自驅動輪式移動機器人。這一研究進展，實現了液態金屬領域從液滴操控到功能性機器人的重要突破。
聯合研究組開創性地將液態金屬高效的驅動能力與變重心機構相結合，設計了一種具有超疏水表面的極輕半封閉輪式結構，將液態金屬液滴限制在狹長的輪體內部；并通過巧妙設計的隨動微電極施加外部電場驅動輪體內液態金屬運動，進而持續改變輪式機器人的重心，驅動輪式機器人滾動。同時，研究人員對所提出的新型液態金屬機器人進行動力學建模與分析，獲得驅動機器人運動的最佳參數匹配。
專家稱，該研究將啟發一種新型驅動方式，彌補傳統機器人驅動方式（電機、液壓及氣動等）結構復雜、體積大以及驅動能效低等不足，促進未來微小機器人及特種機器人系統的發展。在不久的將來，液態金屬機器人有望在癌癥治療的靶向藥物運輸、低排放的綠色交通以及智能柔性可穿戴設備等領域大展身手。