科研團隊在軌跡可編程軟體驅(qū)動器研究取得新進展
近日,中國科學院深圳先進技術(shù)研究院生物醫(yī)學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。深圳先進院博士實習生吳創(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,深圳先進院為本文的唯一單位。

文章封面報道截圖
原文連接:https://doi.org/10.1002/aisy.202300865
多自由度驅(qū)動可極大拓展軟體驅(qū)動器的適用性,但現(xiàn)有的多自由度軟體驅(qū)動器普遍存在響應速度慢、機電效率低、非線性復雜等難題,致使實際應用受限。
為此,研究團隊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)動器設(shè)計,基于精準運動學和非線性動力學模型開發(fā)了針對輸入軌跡的電壓控制算法,可實現(xiàn)二維平面下復雜軌跡輸出,同時利用介電彈性體快速電致變形響應和諧振驅(qū)動特性,實現(xiàn)了快速軌跡切換、高效能輸出和機電效率提升。
為了證明所提出軌跡可編程軟體驅(qū)動器的軌跡輸出精準性,研究人員首先選擇漢字草書“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)動器所需電壓加載序列,最終實現(xiàn)了驅(qū)動器在不到半毫米的田字格內(nèi)書寫草書“中華”二字,跟隨精度達98%以上。同時,為了驗證軌跡可編程軟體驅(qū)動器的動態(tài)軌跡輸出可靠性,研究人員還展示了驅(qū)動器在高頻率(~50Hz)、大行程下模擬蜂鳥在不同前進速度中的撲翼軌跡。
該工作所設(shè)計的軌跡可編程軟體驅(qū)動器在醫(yī)療機器人(如導絲導管精密操控)、仿生機器人等重要領(lǐng)域有著廣闊的應用前景。

驅(qū)動器書寫草書“中華”二字展示

驅(qū)動器模擬蜂鳥撲翼軌跡展示
附件下載: