محرك ناعم ثنائي الاستقرار عالي الديناميكية للروبوتات الناعمة متعددة الأنماط القابلة لإعادة التكوين

الملخص يتطابق مع تعدد الأنماط الغني للكائنات الطبيعية، أي القدرة على الانتقال بين الزحف والسباحة، والمشي والقفز، وما إلى ذلك، يمثل تحديًا كبيرًا في مجالات الروبوتات الناعمة والمشتقة من البيولوجيا. هنا، تم تحقيق حركة روبوت ناعم متعددة الأنماط باستخدام محركات ناعمة ثنائية الاستقرار عالية الكثافة والديناميكية. تتكون هذه المحركات من غشاء مسبق الشد محصور بين إطارين مطبوعين بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد مع لفائف مصنوعة من سبيكة الذاكرة الشكلية (SMA) مدمجة. يمكن للمحرك أن يتحول بسرعة بين حالتين منحنيتين مرتبطتين وينتج قوة تبلغ 0.3 نيوتن من خلال عدم الاستقرار المفاجئ الذي يتحقق بعد 0.2 ثانية من التنشيط الكهربائي مع قدرة مدخلة تبلغ 21.1 ± 0.32 واط (أي، إدخال الطاقة الكهربائية بمقدار 4.22 ± 0.06 جول). تم التحقق تجريبيًا من اتساق وقوة استجابة المحرك المفاجئ من خلال الاختبار الدوري (580 دورة). إن الخصائص المدمجة والسريعة الاستجابة للمحرك الناعم الثنائي الاستقرار تسمح باستخدامه كعضلة اصطناعية للروبوتات الناعمة القابلة لإعادة التشكيل القادرة على أنماط متعددة من الحركة المدفوعة بـ SMA. يتضح ذلك من خلال إنشاء ثلاثة روبوتات ناعمة، بما في ذلك روبوت برمائي قابل لإعادة التكوين يمكنه المشي على اليابسة والسير في الماء، وروبوت قفز (زاحف متعدد الأنماط) يمكنه الزحف والقفز، ورجل آلي مستوحى من الديدان يمكنه الزحف والدحرجة.