一種新的致動方法可以改變平板彈性體的形狀，具有快速和可逆的作用，適用于機器人和其他應用中的新設計。哈佛大學的研究人員設計了一種可重新配置的軟驅動器，可以模擬自然界中復雜的運動，以開發下一代機器人技術。哈佛大學約翰·保爾森工程與應用科學學院(SEAS)的一個團隊開發了一種方法，通過施加電壓的快速和可逆驅動來改變平板彈性體的形狀。研究人員表示，該方法可以將彈性體重新配置成不同的形狀。通過ATX，您將學習如何在智能制造中實現投資回報率以及在制造業領域保持領先地位的其他方式。與450多家供應商會面，了解虛擬和增強現實在制造業中的作用。學到更多!

研究該項目的SEAS研究生Ehsan Hajiesmaili說，這種新方法擴展了典型的線性運動和旋轉運動之間的驅動，這種運動通常存在于發動機和電機等機械系統中。線性運動是指物體以直線從一個點移動到另一個點，而旋轉運動涉及在軸上旋轉的物體。

然而，在自然界中發現的運動要復雜得多。例如，我們的眼睛可以通過收縮柔軟的肌肉來改變角膜的形狀來改變焦點。這與相機的合成移動形成對比，相機通過手動或通過自動對焦移動固體鏡頭來聚焦。

輕輕的

“我們今天使用的傳統執行器由堅硬的部件組成，因此它們提供的驅動運動來自這些剛性部件的相對位移，可以是線性往復運動或旋轉，”Hajiesmaili告訴設計新聞。“從線性或旋轉運動產生復雜的變形需要過于龐大和復雜的機制。”

雖然在這項工作之前還有其它軟形狀變形執行器 - 它們使用其他刺激，如膨脹或加熱 - 這些方法都存在性能問題，導致低功率密度驅動，他說。“此外，這些機制使用機械不均勻性，因此無法重新配置，”Hajiesmaili說。

多層方法

團隊開發的新方法的關鍵是可重構彈性體板的多層方法。在每層之間，研究人員采用了不同形狀的納米管電極。

當電壓施加到電極時，它在彈性體片內產生電場，產生材料幾何形狀的不均勻變化。他告訴Design News，這就是讓彈性體變成可以控制的3D形狀的原因。

“這是第一個使用電場作為刺激的形狀變形機制，導致快速和可逆的形狀變形，其功率密度與骨骼肌相當，”Hajiesmaili說。

研究人員展示了簡單的驅動形狀，但該方法可以推廣到高復雜度的形狀，他說。此外，材料可以基于哪組電極開啟而哪些電極關閉而被哄騙成不同的形狀，這可以獨立地管理。該團隊在Nature Communications雜志上發表了一篇關于他們工作的論文。

研究人員認為，他們的工作是開發用于新型設備的柔軟，形狀變化材料的早期步驟，例如可以完全改變其形狀以優化飛行條件的形狀變形翼型，或形狀變形雕塑和光學，Hajiesmaili說。

他告訴Design News，該團隊計劃通過解決當前技術的局限性以及結合傳感器和電子設備繼續其在執行器上的工作。Hajiesmaili說，研究人員還計劃專注于執行器的“一些激動人心的應用”，以及優化材料和制造。

“在這項工作中，我們解決了前沿問題：對于給定的電極設計和施加的電壓，執行器將變成什么形狀?”他解釋道。“然而，更具挑戰性和更有趣的問題是反問題：要變形為所需的預定義驅動形狀，電極的設計和施加的電壓應該是什么?解決這個問題將是下一步。“