12月5日消息，据清华大学官网消息，清华大学航空航天学院张一辉教授课题组近期研发出一种可定制配置、主动可调刚度的三维电驱动软执行器，基于此设计制备了一种多步态微型软体机器人（体长从6毫米到90毫米，质量从0.2克到3克），可以在不同形态的表面（如平面、圆柱面、波浪面）上运动、楔形槽面和球面）在两个不同表面之间爬升和过渡。具有攀爬能力的微型机器人由于其微小的身体，可以代替人类在复杂、非结构化的环境中执行特殊任务。它们在检测、生物医学等方面具有巨大的应用价值。由软材料组成的类肌肉软执行器可以为机器人提供优异的灵活性、适应性和机械鲁棒性。相应的微型软体攀爬机器人也受到了研究人员的广泛关注。然而，如何实现微型软体攀爬机器人在多种表面上攀爬，甚至在两个不同表面之间过渡仍然存在巨大的挑战。
本研究中，研究团队基于液晶弹性体定制驱动应变设计策略和屈曲组装方法，开发了一系列具有可定制三维变形能力的小型电热驱动器，具有丰富的三维构型和多样化的驱动能力。变形能力。与现有的电驱动三维执行器（仅限于非液体工作环境）相比，该类型执行器可以实现复杂的变形效果和毫米级（1毫米至10毫米）的最大弯曲变形角度。此外，执行器在温度下具有形状可恢复和刚度可调的特性（图1）。
图1. microsoft驱动程序的准备方法和性能表征。图A为执行器制备过程示意图；图B是一个三维执行器，具有复杂的变形效果；图C为弧形驱动器变形效果表征；图D为现有电响应执行器变形能力对比图；图E为执行器变形能力对比刚度变化表征基于上述可定制三维执行器制备的微型软体攀爬机器人由三部分组成：可重构静电吸附鞋底、可变形本体和智能关节。通过对机器人的变形性能和脚底的吸附性能进行表征和分析，机器人可以在圆柱体内外、波浪面、楔形面、球面等不同形状的表面上进行攀爬。受到浮游生物水螅多种运动步态的启发，通过变刚度“智能关节”的控制，机器人可以在踏步、“翻筋斗”和翻转过渡三种运动步态之间按需切换。最终，机器人可以攀爬不同材料、粗糙度和形状的墙壁，并在两个不同的墙壁之间过渡（图2）。
图2 微型软体攀爬机器人运动能力设计与展示。图A为机器人各部件的分解图；图B为6毫米长机器人的光学图像；图C展示了机器人在不同材料和形状的墙壁之间攀爬和过渡的能力。张一辉介绍，“解锁”这项新技能后，微型软体攀爬机器人可以进入一些狭窄、复杂的环境，代替人类执行探测等任务。例如，在飞机发动机、炼油厂等复杂系统中，机器人可以穿过各种类型的管道、齿轮和其他弯曲结构，并到达指定位置执行故障检测等任务。
IT之家获悉，相关研究成果已于11 月28 日发表在《美国科学院院报》（PNAS）下，题为“A soft microrobot withhighly able toclimbingandtransitiononcomplexsurfacesbasedondeformable3Dactuators”可变形3D 执行器用于攀爬和过渡复杂的表面）。
