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将来的机械人不必要电机

  由大学(HKU)工程学院材料工程材料工程传授Alfonso Ngan Hing-wan传授带领的机械工程团队于2018年5月30日正在Science Robotics上颁发文章(EST)引入了一种新型的驱动材料 - 氢氧化镍 - 羟基氧化物 - 能够通过可见(可见)光,电和其他刺激来供给动力。能够通过Vis光霎时触发材料致动以发生快速变形并相当于其本身分量的3000倍的力。典型施行器的材料成本低至每平方厘米4港币,可正在三小时内轻松制制。

  正在各类刺激中,光的致动材料常期望的,由于它们使机械人可以或许无线操做。然而,过去很少有光驱动材料可用,而且它们的材料和出产成本很高,这障碍了它们正在现实使用中的成长,例如用于机械人和人工辅帮设备的人制肌肉,以及微创手术和诊断东西。

  上述表白,这种氢氧化镍 - 羟基氧化物致动材料正在将来可能有分歧的使用,包罗救援机械人或其他小型机械人。从我们的研究中获得的材料的固有致动特征表白,通过扩大制制,能够实现取哺乳动物骨骼肌相当的人制肌肉,而且能够将其使用于机械人,人体辅帮安拆和医疗安拆中。

  当集成到细心设想的布局中时,由两个致动材料搭钮制成的“迷你臂”能够容易地将物体提拔50倍的分量。雷同地,通过操纵光器,此中仅“前腿”交替地弯曲和伸曲并因而正在照明下挪动的迷你步行机械人使得其能够朝向光源行走。这些证了然包罗救援机械人正在内的微型机械人的将来使用是可能的。

  研究团队均来自卑学工程学院机械工程系,由Alfonso Ngan传授团队带领,取李文迪博士的光驱动尝试小组和冯世平博士的电堆积尝试小组合做。该研究颁发于2018年5月30日的“ 科学机械人 ”上,标题问题是“基于氢氧化镍 - 羟基氧化物的光刺激致动器”。本文的第一做者是Kwan Kin-wa博士,他目前是Ngan传授小组的博士后研究员。

  除了可见光驱动特征外,这种新型材料系统还能够通过电力驱动,使其可以或许集成到当前发财的机械人手艺中。它还能够响应热量和湿度的变化,因而它们可能会使用于操纵中细小能量变化的从动机械中。因为次要成分是镍,因而材料成本低。

  新发现的氢氧化镍 - 羟基氧化物几乎霎时对光响应并发生相当于其本身分量的约3000倍的力。

  制制仅涉及电堆积,这是一个简单的过程,而且制制所需的时间约为3小时,因而材料能够容易地按比例放大并正在工业中制制。

  为了开辟微型和仿朝气器人,人制肌肉和医疗设备,正在过去的三十年中研究了可以或许正在各类刺激下可逆地改变其体积的致动材料,以代替保守的大型和沉型致动器,包罗马达和气动致动器。

  开辟驱动材料被认为是“ 科学机械人的庞大挑和”中的十大挑和中的佼佼者“对驱动材料的研究能够从底子上改变现正在次要由电机驱动的机械人的概念。因而,能够通过无线刺激驱动的材料,包罗温度,湿度,和光的变化,是次要的研究沉点之一。近年来,出格是一种能够通过可见光驱动并发生强大,快速和不变驱动的材料从未实现过。新型驱动材料系统 - 氢氧化镍 - 羟基氧化物能够通过相对较低的可见光驱动大学工程师倡议的这项研究曾经开辟出了取哺乳动物骨骼肌比拟发生高应力和速度的强度。

  从科学的角度来看,这种氢氧化镍 - 羟基氧化物驱动材料是世界上第一个能够通过Vis光和电间接驱动的材料系统,无需任何额外的制制法式。这也为这种材料类型(氢氧化物 - 羟基氧化物)的光行为斥地了一个新的研究范畴,由于它以前从未报道过。