科研團(tuán)隊(duì)在軌跡可編程軟體驅(qū)動(dòng)器研究取得新進(jìn)展
近日,中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院生物醫(yī)學(xué)與健康工程研究所微創(chuàng)中心曹崇景副研究員課題組在Advanced Intelligent Systems(影響因子:7.4)發(fā)表了題為“A Quad-unit Dielectric Elastomer Actuator for Programmable Two-dimensional Trajectories”的文章,并獲選2024年第5期back cover封面文章。深圳先進(jìn)院博士實(shí)習(xí)生吳創(chuàng)為共同第一作者,曹崇景副研究員和李曉政博士后為共同通訊作者,深圳先進(jìn)院為本文的唯一單位。

文章封面報(bào)道截圖
原文連接:https://doi.org/10.1002/aisy.202300865
多自由度驅(qū)動(dòng)可極大拓展軟體驅(qū)動(dòng)器的適用性,但現(xiàn)有的多自由度軟體驅(qū)動(dòng)器普遍存在響應(yīng)速度慢、機(jī)電效率低、非線性復(fù)雜等難題,致使實(shí)際應(yīng)用受限。
為此,研究團(tuán)隊(duì)提出了一種具有輸出軌跡高度可編程能力的介電彈性體驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì),基于精準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)學(xué)和非線性動(dòng)力學(xué)模型開(kāi)發(fā)了針對(duì)輸入軌跡的電壓控制算法,可實(shí)現(xiàn)二維平面下復(fù)雜軌跡輸出,同時(shí)利用介電彈性體快速電致變形響應(yīng)和諧振驅(qū)動(dòng)特性,實(shí)現(xiàn)了快速軌跡切換、高效能輸出和機(jī)電效率提升。
為了證明所提出軌跡可編程軟體驅(qū)動(dòng)器的軌跡輸出精準(zhǔn)性,研究人員首先選擇漢字草書(shū)“中華”二字作為指定輸出軌跡,利用所提出的電壓控制算法反推出驅(qū)動(dòng)器所需電壓加載序列,最終實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)器在不到半毫米的田字格內(nèi)書(shū)寫草書(shū)“中華”二字,跟隨精度達(dá)98%以上。同時(shí),為了驗(yàn)證軌跡可編程軟體驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)態(tài)軌跡輸出可靠性,研究人員還展示了驅(qū)動(dòng)器在高頻率(~50Hz)、大行程下模擬蜂鳥(niǎo)在不同前進(jìn)速度中的撲翼軌跡。
該工作所設(shè)計(jì)的軌跡可編程軟體驅(qū)動(dòng)器在醫(yī)療機(jī)器人(如導(dǎo)絲導(dǎo)管精密操控)、仿生機(jī)器人等重要領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

驅(qū)動(dòng)器書(shū)寫草書(shū)“中華”二字展示

驅(qū)動(dòng)器模擬蜂鳥(niǎo)撲翼軌跡展示
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