用户名:  密码:   
网站首页即时通讯活动公告最新消息科技前沿学人动向两岸三地人在海外历届活动关于我们联系我们申请加入
栏目导航 — 美国华裔教授专家网科技动向科技前沿
关键字  范围   
 
弗吉尼亚理工大学设计的机器人既能“地上跑”也能“天上飞”
2022/2/10 14:48:23 | 浏览:640 | 评论:0

弗吉尼亚理工大学设计的机器人既能“地上跑”也能“天上飞”

无人车能够利用液态金属变形和弯曲。图片来源:弗吉尼亚理工大学

  想象一下一辆小型自动驾驶汽车正在陆地上行驶,却突然将自己压扁,变成四轴飞行器飞走。据发表在最新一期《科学·机器人》杂志上的研究,美国团队设计了一种在材料层面改变形状的新方法,使用橡胶、金属和温度对材料进行变形并将它们固定在没有电机或滑轮的位置。

  “当开始这个项目时,我们想要一种可做3件事的材料:改变形状、保持形状,然后恢复到原始配置,并在多个周期内完成。”弗吉尼亚理工大学机械工程系助理教授迈克尔·巴特利特说。

  为了创造一个可变形结构,该团队借鉴了剪纸艺术。通过观察橡胶和复合材料中这些剪纸图案的强度,该团队创建出了具有重复几何图案的材料结构。

  接下来,研究人员开发出一种能够保持形状但允许按需消除该形状的材料。他们引入了一种由嵌入橡胶皮内的低熔点合金(LMPA)制成的内骨架。通常,当金属被拉伸得太远时,金属会永久弯曲、断裂或拉伸成固定的、无法再用的形状。而将特殊合金嵌入橡胶后,当拉伸时,这种复合材料可迅速保持所需的形状,非常适合可立即承重的柔性变形材料。

  最后,材料必须使结构恢复到原来的形状。研究团队在LMPA网格旁加入柔软的卷须状加热器。加热器使金属在60℃或铝熔化温度的10%时转化为液体。弹性体表皮将熔化的金属保持在原位,然后将材料拉回原来的形状,扭转拉伸,使复合材料具有“可逆塑性”。金属冷却后,它再次有助于保持结构的形状。

  研究人员发现,这种受剪纸启发的复合设计可创造出复杂的形状,从圆柱体到球状再到凹凸形状。形状改变也可快速实现:用球撞击后,形状改变并在不到1/10秒内固定到位。此外,如果材料破裂,可通过熔化和重整金属内骨架来多次修复。

  总编辑圈点

  大自然中很多有机体都可改变形状以执行不同的功能。譬如章鱼能大幅改变形状来移动、进食或者与环境互动;人类也能弯曲肌肉进行支撑并保持;植物则可全天候移动以捕捉阳光。但在工程学中能否实现仍然未知。现在,一种变形复合材料不但强度足够,还很容易变形,使得机器人能最大化适应环境。未来这一材料带给我们的,不仅是执行多种功能任务的新一代机器人,还将有受损后自我修复的弹性设备,能在人机界面和可穿戴方面激发丰富的应用。

相关栏目:『科技前沿
荷兰代尔夫特理工大学研制出迄今最小流量驱动电机仅二十五纳米 2022-08-08 [94]
元宇宙:开启未来世界的六大趋势 2022-07-28 [164]
JGU 物理学家使用人工智能来寻找迄今为止最复杂的蛋白质结 2022-07-28 [114]
荷兰阿姆斯特丹大学科学家发现银河系外第一个休眠黑洞 2022-07-25 [131]
国际技术经济研究所 科技综合短讯15则 2022-07-12 [135]
伦敦帝国理工学院和伦敦大学学院:首个可重配置自组织激光器问世 2022-07-22 [202]
MIT、麦吉尔大学天文学家:听见宇宙“心跳” 奇特快速电波爆发异常规律 2022-07-13 [202]
大海捞针 阿姆斯特丹大学科学家在银河系外发现首个恒星黑洞 2022-07-19 [154]
希格斯玻色子仍有五大未解之谜 2022-07-13 [221]
哥伦比亚大学创造的机器人学会审视自己 2022-07-17 [181]
相关栏目更多文章
最新图文:
:“为什么海外华人那么爱国,但是让他回国却不愿意?...“ :学术出版巨头Elsevier 彻查433名审稿人“强迫引用”黑幕 :中国336个国家重点实验室布局 :中澳政府联合出手打击洗钱和逃税漏税 大量中国居民海外账户遭冻结 :摄影师苏唐诗与寂寞百年的故宫对话6年,3万张照片美伦美奂 :大数据分析图解:2019中国企业500强 张梦然:英国惠康桑格研究所:人体内的微生物与出生方式有关 :美众议院将调查华裔部长赵小兰“利用职权为家族谋利“
更多最新图文
更多《即时通讯》>>
 
打印本文章
 
您的名字:
电子邮件:
留言内容:
注意: 留言内容不要超过4000字,否则会被截断。
未 审 核:  是
  
关于我们联系我们申请加入后台管理设为主页加入收藏
美国华裔教授专家网版权所有,谢绝拷贝。如欲选登或发表,请与美国华裔教授专家网联系。
Copyright © 2022 ScholarsUpdate.com. All Rights Reserved.