柔性智能执行器无需复杂的能量转换装置,直接将光、电、热、湿等外界能量转换为器件本身的机械变形,近年来引起了国际学术界的关注。而对于目前广泛研究的双层结构的驱动器,虽然实现了弯曲、扭转等多种变形形式,但也应用于仿生机械手、爬行等方面。机器人然而,它仍然面临着实现快速和大变形,多刺激响应和模拟跳跃和飞行等复杂动作的挑战。
最近,合肥工业大学科研团队与中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所的研究人员合作,设计并制备了一种卷绕式碳纳米管聚合物双层薄膜驱动器,在低电压和光照下,可以产生从管状到直形的快速大变形,并在去除外部刺激后可以恢复原状。
研究人员将驱动器的两端重叠,以模拟人类的“打响指”,并构建一个“光驱动跳跃”机器人"。这样的机器人在光照下,两端的选择性不对称变形会导致弹性势能的积累和瞬间释放,从而产生跳跃运动,其跳跃高度可达自身高度的5倍以上,并伴有空中翻滚。通过改变入射光方向,机器人它还能产生类似于不倒翁的周期性摆动。
研究团队成员,合肥工业大学研究员胡颖表示,这项成果在智能仿生和柔性传感领域有着广泛的应用前景。目前他们在这个驱动的基础上进一步开发了光驱动和电驱动的爬行。机器人用于抓取物体的仿生机械手,以及可以在阳光下绽放的“仿生花”等系列智能装置。