哈工大劉英想教授團(tuán)隊(duì)綜述文章拓展卷繞型人工肌肉在機(jī)器人領(lǐng)域應(yīng)用新思路

2025-03-07 10:14:04來(lái)源：哈爾濱工業(yè)大學(xué)關(guān)鍵詞：軟體機(jī)器人閱讀量：11019

　　近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人技術(shù)與系統(tǒng)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室劉英想教授團(tuán)隊(duì)在《智能機(jī)器人》(SmartBot)創(chuàng)刊號(hào)上發(fā)表綜述論文。論文以《卷繞型人工肌肉及其應(yīng)用的最新進(jìn)展》(Recent Advances in Twisted and Coiled Artificial Muscles and Their Applications)為題，全面梳理了卷繞型人工肌肉的材料選擇、驅(qū)動(dòng)策略和結(jié)構(gòu)形式，為拓展其在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用開(kāi)辟新的思路。

　　隨著新材料、新工藝的蓬勃發(fā)展，軟體機(jī)器人逐漸成為機(jī)器人領(lǐng)域的重要研究方向之一。傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器剛性較強(qiáng)，難以滿足軟體機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境和人機(jī)協(xié)作場(chǎng)景中的需求，因此，具備高適應(yīng)性和高安全性的柔性驅(qū)動(dòng)器受到廣泛關(guān)注。其中，卷繞型人工肌肉憑借高能量密度、低驅(qū)動(dòng)電壓、大變形能力、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)越特性，在軟體機(jī)器人領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大應(yīng)用潛力。

　　該論文系統(tǒng)回顧了卷繞型人工肌肉的最新研究進(jìn)展及其在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀，同時(shí)圍繞材料性能優(yōu)化、控制精度提升和應(yīng)用場(chǎng)景拓展等方面，對(duì)該領(lǐng)域的未來(lái)研究方向進(jìn)行了分析和展望。論文首先綜述了用于制備卷繞型人工肌肉的主要材料，探討了無(wú)機(jī)纖維、有機(jī)纖維、復(fù)合纖維和天然纖維等幾類材料的性能特點(diǎn)；深入探討了卷繞型人工肌肉的多種驅(qū)動(dòng)策略，包括熱驅(qū)動(dòng)、電化學(xué)驅(qū)動(dòng)、溶劑驅(qū)動(dòng)和其他非接觸式驅(qū)動(dòng)方法，對(duì)比了不同驅(qū)動(dòng)策略在致動(dòng)機(jī)理和響應(yīng)速度等方面的優(yōu)劣勢(shì)；歸納了卷繞型人工肌肉的基本結(jié)構(gòu)形式，包括單一結(jié)構(gòu)、并聯(lián)結(jié)構(gòu)和編織結(jié)構(gòu)，分析了不同結(jié)構(gòu)形式對(duì)其變形量及輸出力等特性的影響；最后介紹了卷繞型人工肌肉在柔性操控裝置、移動(dòng)機(jī)器人、智能織物和柔性傳感器等機(jī)器人領(lǐng)域的典型應(yīng)用。

　　哈工大為論文唯一完成單位與通訊單位。機(jī)電工程學(xué)院博士研究生孫晉和張仕靜副研究員為論文共同第一作者，劉英想教授為論文通訊作者，鄧杰副教授、李京副研究員、博士研究生王德鴻和劉軍考教授為論文共同作者。

　　該項(xiàng)工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家資助博士后研究人員計(jì)劃等項(xiàng)目資助。

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