近年來機(jī)器人越來越多地被運(yùn)用到人類生活生產(chǎn)實(shí)踐中，它們有的從事著機(jī)械化流水線工作，有的替代著人類從事具有一定危險(xiǎn)性的勘探作業(yè)?？墒牵懵犝f過液態(tài)機(jī)器人嗎？近日，記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)張世武副教授研究團(tuán)隊(duì)、澳大利亞伍倫貢大學(xué)李衛(wèi)華教授研究團(tuán)隊(duì)和蘇州大學(xué)李相鵬副教授研究團(tuán)隊(duì)組成的聯(lián)合研究組，設(shè)計(jì)了基于鎵基室溫液態(tài)金屬的新型機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器，首次實(shí)現(xiàn)了液態(tài)金屬驅(qū)動(dòng)的功能性輪式移動(dòng)機(jī)器人。

 

　　鎵基室溫液態(tài)金屬具有獨(dú)特的表面性質(zhì)和理化特性，可以通過電場(chǎng)、磁場(chǎng)以及濃度梯度場(chǎng)等多種能量場(chǎng)或者表面改性等方式，實(shí)現(xiàn)變形、移動(dòng)、分離以及融合等多種形態(tài)學(xué)變化，在微納機(jī)電系統(tǒng)、微流體、生物醫(yī)學(xué)以及機(jī)器人等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景，引起國際上的廣泛關(guān)注。然而，液態(tài)金屬在機(jī)器人領(lǐng)域應(yīng)用研究目前僅局限于對(duì)處于電解液環(huán)境中的液態(tài)金屬液滴本身的操縱，尚無能夠脫離電解液環(huán)境運(yùn)行的液態(tài)金屬功能性機(jī)器人的研究報(bào)道。

 

　　鎵基室溫液態(tài)金屬具有巨大的表面張力，在極低的電場(chǎng)功耗下展示出高效的運(yùn)動(dòng)能力。聯(lián)合研究組巧妙地將高效液態(tài)金屬驅(qū)動(dòng)和變重心機(jī)構(gòu)相結(jié)合，開發(fā)出結(jié)構(gòu)簡單緊湊、驅(qū)動(dòng)性能好的新型液態(tài)金屬機(jī)器人。研究人員設(shè)計(jì)了一種具有超疏水表面的極輕半封閉輪式結(jié)構(gòu)，將液態(tài)金屬液滴限制在狹長的輪體內(nèi)部；通過巧妙設(shè)計(jì)的隨動(dòng)微型電極支架施加外部電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)輪體內(nèi)液態(tài)金屬運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而持續(xù)改變輪式機(jī)器人的重心，驅(qū)動(dòng)輪式機(jī)器人滾動(dòng)。

 

　　同時(shí)，研究人員對(duì)所提出的新型液態(tài)金屬機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模與分析，并通過實(shí)驗(yàn)探索了電解液濃度、施加電壓、液態(tài)金屬體積、輪體結(jié)構(gòu)等參數(shù)對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)性能的影響，獲得驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的最佳參數(shù)匹配。進(jìn)一步，通過集成電池系統(tǒng)，研究人員成功設(shè)計(jì)了新型液態(tài)金屬自驅(qū)動(dòng)輪式移動(dòng)機(jī)器人。

 

　　該研究有望啟發(fā)一種新型驅(qū)動(dòng)方式，彌補(bǔ)傳統(tǒng)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)方式(電機(jī)、液壓及氣動(dòng)等)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大以及驅(qū)動(dòng)能效低等不足，促進(jìn)未來微小機(jī)器人及特種機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展。在不久的將來，液態(tài)金屬機(jī)器人將在癌癥靶向治療及智能柔性可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域大展身手。(記者 聶靜潔)