文章專區

2018-06-01材料即動能 驅力來源再添新選擇! 582 期

Author 作者 編輯部
常見的機器人,其驅動力可能來自栓鏈或繫繩的引導或複雜的電力系統,然而前者易限制關節活動角度、後者又常過於笨重。就在近日,加州理工學院研究團隊於《美國國家科學院刊》(PNAS)發布 一項新興設計,將動力系統(propulsion system)的優勢發揮到極致。

驅動機體前進的關鍵材料為一種記憶型聚合物(shape memory polymer)所製成的長條物體,其能在溫度變化下達成雙穩態(bistable)——溫度較冷時形狀蜷曲,一旦溫度上升便會伸直。將這些長條狀物與機體上的「船槳」結合運作, 可讓船槳在溫水中透過該材料的形體變化向前推進,甚至還能乘載一些物品。 此外,還能根據該聚合物的厚度做出不一樣的行進速度(越厚的板子預熱時間越長,導致反應較慢)。

該校工程與機械物理學教授達雷歐(Chiara Daraio)表示,這個自走式裝置(selfpropelled devices)設計最大的特點在於,單一材料本身便能產生機械上的功能,並能根據環境變化與用料大小,產生不同的推進效果。未來,研究團隊將進一步研究,在應用面上如何使該材料自主「重置」,以為下一次的推力做準備。


Tian Chen et al., Harnessing bistability for directional propulsion of soft, untethered robots, PNAS, 2018.