扭矩响应型 metamaterial 实现高负载软机器人臂

软机器人在支撑大力度和扭矩的同时，还要支撑自身重量，这限制了其到达某些必要用于检查和推动物体位置的配置。我们通过创建使用手性剪切非晶体（HSA）和可弯曲可伸展扭矩抗性（BETR）轴 shaft 的电驱动 metamaterial 软臂来克服了这一限制。这些使用 HSA 的大力和扭矩容量以及 BETR 的可嵌套扭矩传递，创造了一个强大的软臂。我们发现，HSA 臂在垂直方向能够推动 2.3 kg 的质量，当水平定位时能提升超过 600 克的质量，支持基座 0.33 Nm 的扭矩。该臂在携带大型负载时能够在不同 waypoint 之间移动，展示了在路径方差低于 5 mm 的一致运动。HSA 臂进行主动抓取使用 HSA 夹具的能力也得到了证明，需 20 N 的拉力才能将物体置于位置。最后，我们在管道检查任务中测试了该臂。该臂能够在滑动携动管道内表面时定位所有缺陷，展示了其合规性。