氣動機器人手臂由于其廣泛的應(yīng)用而受到越來越多的關(guān)注。然而，其固有的低剛度使得它們不能勝任需要高負載能力或高力輸出的任務(wù)。另一方面，當施加過大的壓力或遇到尖銳物體時容易受到損壞。為此，南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院李承輝教授課題組設(shè)計并合成了一種具有高機械剛度（楊氏模量為1.9 GPa，斷裂伸長率<2%）以及優(yōu)異的變剛度特性（當ΔT=90°C時，軟-硬態(tài)切換能力σ高達3268000倍）的配位自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)（PETMP-AIM-Cu）（圖1）。同時他們還將PETMP-AIM-Cu與基于動態(tài)二硫鍵的自修復(fù)彈性體（LP-PDMS）相結(jié)合，設(shè)計了一種新的氣動機械臂。該機械臂在室溫下具有高負載能力，同時在加熱時也能輕易變形，可以靈活得進行氣動驅(qū)動。得益于PETMP-AIM-Cu和LP-PDMS優(yōu)異的自修復(fù)能力，整個氣動機器人手臂在破壞并修復(fù)后仍然可以正常驅(qū)動。優(yōu)異的可變剛度和可修復(fù)性能使得這種氣動機械臂在應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境時的應(yīng)用也是非常有利的。該工作以“A Variable-Stiffness and Healable Pneumatic Actuator”為題發(fā)表在《Mater. Horiz.》上。該研究得到國家自然科學(xué)基金委的支持。
圖1. 自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)（PETMP-AIM-Cu）的高強度及優(yōu)異變剛度性能的表征及其動態(tài)性示意圖
圖2 彈性體外殼的力學(xué)性能以及氣動機械臂的設(shè)計思路
圖3氣動機械臂的工作展示
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