中國迷信技巧年夜學周詳機械與周詳儀器系副傳授張世武研討團隊、澳年夜利亞伍倫貢年夜學傳授李衛(wèi)華研討團隊和姑蘇年夜學機械人與微體系中間副傳授李相鵬研討團隊構(gòu)成的結(jié)合研討組，設計了基于鎵基室溫液態(tài)金屬的新型機械人驅(qū)動器，初次完成了液態(tài)金屬驅(qū)動的功效性輪式挪動機械人。近日，該結(jié)果以A Wheeled Robot Driven by a Liquid‐metal Droplet 為題，揭橥在《先輩資料》雜志上(Adv. Mater. 2018, 201805039)。

　　片子《終結(jié)者》中的液態(tài)金屬機械人“T1000”開啟了液態(tài)金屬在機械人范疇運用的妄想之門。鎵基室溫液態(tài)金屬具奇特的外面性質(zhì)及理化特征，可以經(jīng)由過程電場、磁場和濃度梯度場等多種能量場或許外面改性等方法，完成變形、挪動、分別和融會等多種形狀學變更，在MEMS、微流體、生物醫(yī)學和機械人等范疇展現(xiàn)出偉大的運用遠景，惹起國際上的普遍存眷。但是，液態(tài)金屬在機械人范疇運用研討今朝僅局限于以液態(tài)金屬液滴為機械人本體，還沒有基于液態(tài)金屬的功效性機械人的研討報導。

　　液態(tài)金屬鎵基室溫液態(tài)金屬具有偉大的外面張力，可以在極低的電場功耗下，展現(xiàn)出高效的活動才能。結(jié)合研討組奇妙地將高效液態(tài)金屬驅(qū)動和變重心計心情構(gòu)相聯(lián)合，開辟出構(gòu)造簡略緊湊、驅(qū)動機能好的新型液態(tài)金屬機械人。研討人員設計了一種具有超疏水外面的極輕半關(guān)閉輪式構(gòu)造，將液態(tài)金屬液滴限制在狹長的輪體外部;經(jīng)由過程奇妙設計的隨動微型電極支架施加內(nèi)部電場驅(qū)動輪體內(nèi)液態(tài)金屬活動，進而連續(xù)轉(zhuǎn)變輪式機械人的重心，驅(qū)動輪式機械人轉(zhuǎn)動。同時，研討人員對所提出的新型液態(tài)金屬機械人做了動力學建模與剖析，并經(jīng)由過程試驗摸索了電解液濃度、施加電壓、液態(tài)金屬體積、輪體構(gòu)造等參數(shù)對機械人活動機能的影響，取得驅(qū)動活動的最好參數(shù)婚配。進一步，經(jīng)由過程集成電池體系，研討人員勝利設計了新型液態(tài)金屬自驅(qū)動輪式挪動機械人。這一立異研討無望啟示一種新型驅(qū)動方法，填補傳統(tǒng)的機械人驅(qū)動方法(機電、液壓及氣動等)構(gòu)造龐雜、體積年夜和驅(qū)動能效高等缺乏，增進將來渺小機械人及特種機械人體系的成長。

　　該論文第一作者為中國科年夜周詳機械與周詳儀器系碩士生伍健。中國科年夜張世武、澳年夜利亞伍倫貢年夜學博士唐詩楊、姑蘇年夜學李相鵬為配合通信作者。該課題獲得國度天然迷信基金項目贊助。

　　最近幾年來，由中國科年夜、澳年夜利亞伍倫貢年夜學和姑蘇年夜學構(gòu)成的結(jié)合研討組開端研討液態(tài)金屬的驅(qū)動特征及其在機械人上的運用，獲得了系列停頓。結(jié)合研討團隊設計了以液態(tài)金屬液滴作為柔性輪承載及驅(qū)動的微型小車，集成電源、掌握電路、傳感器和液態(tài)金屬驅(qū)念頭構(gòu)于一體，完成了2D立體內(nèi)的自立活動，該小車無任何機械傳動，具有活動膩滑和婉、無噪聲、低振動、本錢昂貴、易于制作等特色，無望在主動臨盆線和試驗室主動化中年夜展身手。該結(jié)果近日揭橥在IEEE Transactions on Industrial Informatics上。另外，結(jié)合研討團隊初次發(fā)明了液態(tài)金屬在外磁場感化下的異常規(guī)活動景象，并提醒了其內(nèi)涵機理。該研討完成了經(jīng)由過程內(nèi)部磁場對不經(jīng)由任何改性的純液態(tài)金屬的活動掌握，豐碩了液態(tài)金屬的驅(qū)動辦法，有益于推進液態(tài)金屬驅(qū)動裝配的年夜范圍運用。該結(jié)果也于近日揭橥在Soft Matter上。