面向两栖攀爬软体机器人的可逆粘附致动器
应用物理
2019-02-07 v2 机器人学
摘要
攀爬软体机器人因其在地面以外环境中用于智能监视、巡检、维护与探测的潜在应用，在科学与工程中备受关注。挑战在于设计一种快速、稳健、可逆的粘附致动器，以轻松附着与脱离垂直表面。在此，我们提出一种新设计的气动驱动仿生软体粘附致动器，可在地面与水下工作。它由极柔软的双层结构组成，其上层为带嵌入式螺旋气动通道，置于带腔体的基层之上。不同于硬聚合物基粘附致动器中直接从腔体抽气产生吸力的传统方式，我们向顶部螺旋通道充气使其变形为稳定的三维穹顶形状，从而在腔体内产生负压。对所提软体粘附致动器最大剪切粘附力的表征显示，其在多种光滑与半光滑表面上具有强且快速可逆的粘附。基于该可逆粘附致动器，我们结合软体弯曲致动器设计并制造了一种新型可承载的两栖攀爬软体机器人（ACSR）。我们展示其可在地面及水下的广泛异质水平与垂直表面上作业，包括干燥、湿润、光滑、光滑与半光滑表面，并具备一定承载能力。我们表明，在地面与水下攀爬时，其垂直攀爬速度可达约 286 mm/min（1.6 倍体长/min），同时携带超过 200 g 物体（超过 ACSR 自身重量的 5 倍）。该研究可大幅拓展软体机器人在恶劣环境下窗体清洁与水下探测方面的能力边界与多功能性。
引用
@article{arxiv.1804.08692,
title = {Switchable Adhesion Actuator for Amphibious Climbing Soft Robot},
author = {Yichao Tang and Qiuting Zhang and Gaojian Lin and Jie Yin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1804.08692},
year = {2019}
}