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yexuqing木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
太陽系系主任
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[交流]
研究人員開發(fā)出磁驅(qū)動柔性電池集成機(jī)器人
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研究人員開發(fā)出磁驅(qū)動柔性電池集成機(jī)器人 近日，清華大學(xué)深圳國際研究生院副教授丁文伯所團(tuán)隊、周光敏團(tuán)隊合作提出了一種磁驅(qū)動柔性電池集成機(jī)器人，相關(guān)研究成果發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》。 軟體動物如章魚、水母和鰩魚，能夠通過在組織內(nèi)部無縫集成運(yùn)動、感知與能量供給系統(tǒng)，實現(xiàn)對復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性運(yùn)動，這種天然架構(gòu)體現(xiàn)了生物的具身智能。 相比之下，傳統(tǒng)軟體機(jī)器人多依賴傳感、驅(qū)動和能量模塊的橫向拼接，但受限于結(jié)構(gòu)空間與固有變形，其在集成高能量密度電源方面存在困難，限制了持續(xù)運(yùn)行和動態(tài)適應(yīng)能力。尤其是柔性電池在變形和振動下電化學(xué)過程易受干擾，導(dǎo)致容量衰減與短路風(fēng)險，同時模量不匹配也削弱了機(jī)器人運(yùn)動性能。 因此，亟需發(fā)展垂直集成方法，在保持機(jī)器人柔順性的同時最大化功能區(qū)域利用，實現(xiàn)驅(qū)動、感知與供能系統(tǒng)的高效協(xié)同，從而推動軟體機(jī)器人邁向真正的具身智能。 為此，研究團(tuán)隊提出了一種磁驅(qū)動柔性電池集成機(jī)器人，該機(jī)器人集成的抗形變?nèi)嵝噪姵兀跈C(jī)器人固有磁場增強(qiáng)下表現(xiàn)出優(yōu)異性能，在200次循環(huán)后的容量保持率具有57.3%。這種柔順電池可在機(jī)器人本體上實現(xiàn)44.9%的大面積部署，并通過與合理設(shè)計的柔性混合電路進(jìn)行垂直集成，在保持可變形性的同時將額外剛度降至最低。 這種執(zhí)行器–電池–傳感器的柔性垂直集成方法最大化了功能區(qū)域的利用率，并在仿鰩魚軟體機(jī)器人中得以實現(xiàn)，從而構(gòu)建了一個具備感知、通信和穩(wěn)定供能能力的無束縛平臺。此外，該系統(tǒng)在水下環(huán)境中展示了具身智能，包括擾動修正、避障和溫度監(jiān)測等多樣化功能，并通過本體感知與環(huán)境感知實現(xiàn)了磁驅(qū)動運(yùn)動過程中的實時決策。 相關(guān)論文信息：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adv9572 |
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