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  近日，中國科學院理化技術研究所與北京林業大學聯合團隊在《Nature Communications》上發表了一篇研究論文《Transformable 3D Curved High-Density Liquid Metal Coils – An Integrated Unit for General Soft Actuation, Sensing and Communication》，展示了一種創新的3D彎曲高密度液態金屬線圈（HD-LMC）技術，不僅突破了傳統剛性線圈的限制，還為軟體機器人領域柔性執行、感知與通訊功能一體化集成提供了全新的可能性。文章第一作者為理化所博士生李楠，通訊作者為理化所劉靜研究員和北林王磊副教授。

  柔性線圈近年來在軟體機器人領域引人矚目，然而由于其稀疏的結構和制造技術上的挑戰，限制了進一步的應用。此項研究中，團隊成功開發了一種3D彎曲高密度液態金屬線圈（HD-LMC），其結構密度超過了傳統的漆包線。這種線圈由液態金屬（EGaIn）和彈性PDMS基底構成，具有優異的柔韌性和機械性能。此外，制作HD-LMC的方法不僅適用于PDMS，還可擴展到環氧樹脂、人用硅膠和Ecoflex等多種基材，具有普遍廣泛的適用性。

研究團隊展示了HD-LMC在多個領域的應用，包括一個能夠精確控制尾部擺動的仿生河豚機器人，以及一個具有集成感知和驅動功能的軟體旋轉機器人。這些機器人不僅能夠在水中靈活游動，還能在陸地上高速行駛，展示了HD-LMC在軟體機器人中的巨大潛力。

  軟體機器人因其出色的安全性和環境適應能力，近年來在各種應用場景中展現出巨大的潛力。然而，高精度、大工作范圍、多物理感知能力、高響應速度、大功率密度和強驅動力的集成單元一直是個難題。傳統的柔性傳感器和驅動器往往需要多個單元協同工作，導致機器人結構龐大、復雜。而HD-LMC的出現，為解決這一問題提供了全新的思路。

圖2. 高密度液態金屬線圈的機、電、磁、熱特性

圖3. 高密度液態金屬線圈集成單元用于壓力、溫度、距離傳感和近場通信

圖4. 采用高密度液態金屬線圈的電磁驅動器的仿生河豚

圖5. 具有位置識別和速度反饋功能的高精度高速旋轉機器人

  原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-51648-4