无系绳薄型介电弹性体驱动软体机器人
机器人学
2025-12-23 v1
摘要
薄型介电弹性体致动器（DEA）具有独特的平面内构型，能够实现可进入毫米级狭窄空间的低剖面设计。然而，现有的大多数DEA驱动的软体机器人需要高电压和有线电源连接，限制了其在受限环境中的操作能力。本研究提出了一种由薄型介电弹性体致动器（TS-DEA）驱动的无系绳薄型软体机器人（UTS-Robot）。该机器人长38毫米，高6毫米，重仅2.34克，集成了柔性板载电子器件，实现了完全无系绳驱动。TS-DEA在220 V的低驱动电压下以86 Hz的谐振频率工作，采用双驱动夹层结构，由四层介电弹性体层粘合在其核心的可压缩张紧机构上。这种设计通过三个方向的摩擦垫实现了高功率密度驱动和运动。低电压驱动是通过将每层弹性体旋涂至50微米的初始厚度，然后双轴拉伸至8微米来实现的。我们开发了一个全面的设计和建模框架来优化TS-DEA的性能。实验评估表明，裸TS-DEA在谐振时实现了12.36毫米/秒的运动速度，无系绳配置实现了0.5毫米/秒的运动速度，使其非常适合在受限和复杂环境中导航。
引用
@article{arxiv.2512.17940,
title = {Untethered thin dielectric elastomer actuated soft robot},
author = {Xi Wang and Jing Liu and Siqian Li and Hengtai Dai and Jung-Che Chang and Adam Rushworth and Xin Dong},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.17940},
year = {2025}
}