靜電致動(dòng)-電介質(zhì)-軟體機(jī)器人介紹

在諸如軟體機(jī)器人的應(yīng)用中，靜電多層系統(tǒng)Electrostatic multilayer systems，通常采用聚合物薄膜與可移動(dòng)的絕緣流體相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)致動(dòng)。

在高電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下，在功率密度、驅(qū)動(dòng)應(yīng)變和速度方面，靜電多層系統(tǒng)提供了強(qiáng)大的性能，但由于界面充電，從而遭受快速的力學(xué)衰減。驅(qū)動(dòng)電壓的高頻極性反轉(zhuǎn)是一種補(bǔ)救措施，但是涉及較大的功率消耗和不利的力學(xué)振蕩。

近日，意大利特倫托大(University of Trento) Ion-Dan S?rbu等, 奧地利開普勒大學(xué)(Johannes Kepler University) David Preninger，Martin Kaltenbrunner等，在Nature Electronics上發(fā)文，報(bào)道了固體/液體電介質(zhì)多層堆疊中的力行為理論和實(shí)驗(yàn)框架，并獨(dú)立于致動(dòng)器設(shè)計(jì)，僅基于其介電特性。

基于該模型，開發(fā)了基于材料的解決方案，該解決方案依賴于匹配組成電介質(zhì)的體電荷弛豫速率，用于各種軟致動(dòng)器系統(tǒng)：可調(diào)透鏡、人造肌肉和觸覺(jué)設(shè)備。在恒定電壓操作下，該方法提供了不確定的、穩(wěn)定的力輸出，與不匹配的材料組合相比，功率損耗減少了1000倍。

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圖1:軟靜電多層系統(tǒng)Electrostatic multilayered systems，EMS。



圖2:在靜電多層系統(tǒng)EMSs中，力學(xué)變化和功率損耗測(cè)量。

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圖3:電活性聚合物zipping electroactive polymer, ZEAP透鏡和液壓放大的紫杉醇hydraulically amplified taxels, HAXEL致動(dòng)器。

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圖4: 靜電波紋肌肉Electrostatic bellow muscles, EBM和皮亞諾液壓放大自愈靜電Peano-hydraulically amplified self-healing electrostatic, Peano-HASEL人工肌肉。







審核編輯：劉清