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新突破,纱线“织”成可穿戴气动软机器人

作者:人民网科普
时间:2024-11-05 11:10
浏览量:120

如今,可穿戴设备正逐渐进入大众视野,传统可穿戴设备大多采用硬质材料,如辅助病人行走的外骨骼机器人等。然而,针对特殊应用场景和需求下,如何让可穿戴设备更加柔和、安全和穿戴舒适,同时具备灵活、精准的变形能力,是近年来柔性传感技术研究人员正在思考的问题。在这一背景下,智能软机器人的概念应运而生。目前大多数柔性传感器与驱动器的集成多依赖铸造、粘合或化学涂层等方法,这种“附加式”设计容易导致材料间界面应力不兼容,影响机器人的运动性能和稳定性。

为了解决这一难题,近期,江南大学纺织研究所孙丰鑫副研究员团队相关成果发表在期刊《细胞报告物理科学》上。利用工业编织技术灵活定制纱线组合,开发了一种基于织物工程设计的编织气动软机器人。该软机器人集成了定向驱动、双侧弯曲及自感知功能,展现了其在医疗护理和安全人机交互等领域的独特优势和广阔前景。

织物编织气动软机器人创新优势

团队负责人孙丰鑫介绍,传统的软气动驱动器通常采用硅胶等弹性材料,充气时会产生全方位的“气球式”膨胀,变形操控性较差。而该研究团队所研制的编织驱动器,是以织物结构和材料组合、运用经纬纱双系统的机织工艺设计而成,通过定制化设计编织层不同区域的纱线张力形态,有效控制不同区域的弹性差异,从而实现了气动机器人的“智能”变形。  

此外,内置的应变感知纱线是该技术的另一大亮点。研究人员利用创新的织物编程设计方法,使得编织气动软机器人具备了自感应和智能反馈的功能,这一功能使得驱动器能够在复杂、不可见的环境中也能自我调节,可以有效避免传统“附加式”传感器带来的界面应力不兼容问题。  

孙丰鑫表示,该软机器人集成了定向驱动、双侧弯曲及自感知功能,在医疗护理和安全人机交互等领域有着独特优势和广阔前景。

未来与应用

通过将纺织制造的原理与尖端的机器人和传感技术相结合,这一创新为提升康复体验提供了新的灵活性和功能性。随着这项技术的不断发展,它有潜力彻底改变我们对康复和辅助可穿戴设备的看法,让这些设备变得更加有效、舒适和易于接触,帮助更多需要帮助的人。

来源:人民网科普