可卷曲的多段介电弹性体最低能量结构用于可部署的微卫星抓取器

太空中的碎片对地球轨道上的航天器构成了日益严重的问题。作为缓解这一问题的一个步骤，提出了CleanSpace One (CSO) 微卫星。它的任务是对一颗退役的纳米卫星（CubeSat SwissCube）进行主动碎片移除。该项目的一个重要方面是开发将捕获目标夹住的抓取器系统。我们提出开发可卷曲的介电弹性体最低能量结构（DEMES）作为CSO可部署抓取器的主要组件。DEMES由一层预拉伸的介电弹性体驱动膜与一个柔性框架结合而成。当释放预拉伸时，驱动器在弯曲时达到平衡，并且可以通过施加电压偏差来改变弯曲角度。DEMES的固有灵活性和轻量化特性使得抓取器能够在部署前以卷起状态存储。我们使用一种稳健且可重复的制造方法制造了三种不同几何形状的概念验证驱动器。最终的驱动器在外部变形下具有机械韧性，并显示出对不同形状和大小物体的适应性。驱动器的质量小于0.65克，所有展示的驱动器在卷起和随后的部署过程中都幸存下来。我们的设备展示了超过60°的最大弯曲角度变化和单个驱动器的最大抓取（反应）力为2.2毫牛顿。