來自日本SIT的研究人員最近開發(fā)了一種基于電化學(xué)反應(yīng)的傳感器，可以平穩(wěn)地控制軟體機(jī)器人中的流體系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了沒有復(fù)雜性的自感驅(qū)動，為小型化軟體機(jī)器人技術(shù)打開了大門。資料來源：日本芝浦理工學(xué)院的Shingo Maeda

機(jī)器人這個詞可能會讓人聯(lián)想到堅(jiān)硬的金屬身體，在攻擊面前不堪一擊。然而，在現(xiàn)代的日常生活中，幾乎不需要機(jī)器人來抵御敵人的攻擊。相反，它們被要求執(zhí)行更多的平凡任務(wù)，如處理脆弱的物體和與人類互動。不幸的是，傳統(tǒng)機(jī)器人在這些看似簡單的任務(wù)中表現(xiàn)不佳。此外，它們很重，而且經(jīng)常有噪音。

這就是 "軟 "機(jī)器人的優(yōu)勢所在。由稱為彈性體的材料（具有高粘度和高彈性的材料）制成的軟體機(jī)器人能更好地吸收沖擊，能更好地適應(yīng)環(huán)境，與傳統(tǒng)機(jī)器人相比更安全。這使得它有了廣泛的應(yīng)用，包括醫(yī)學(xué)和手術(shù)、操縱和可穿戴技術(shù)。然而，這些軟體機(jī)器人中有許多依賴于流體系統(tǒng)，它們?nèi)匀皇褂糜蓹C(jī)械部件（電機(jī)和軸承）操作的泵。因此，它們?nèi)匀缓苤囟以胍艉艽蟆?/p>

解決這個問題的一個方法是使用化學(xué)反應(yīng)來驅(qū)動泵。但是，雖然這樣的系統(tǒng)肯定是輕巧和安靜的，但它們的性能卻不如傳統(tǒng)的泵好。有什么方法可以戰(zhàn)勝這種折衷嗎？事實(shí)證明，答案是肯定的。日本芝浦理工學(xué)院（SIT）的一個研究小組，在前田信吾教授的領(lǐng)導(dǎo)下，推出了一種電動流體動力（EHD）泵，它使用電化學(xué)反應(yīng)來驅(qū)動泵。EHD泵具有由化學(xué)反應(yīng)驅(qū)動的泵的所有優(yōu)點(diǎn)，而沒有它們的問題。

在最近的一項(xiàng)研究中，包括前田教授、川島優(yōu)、山田雄平博士（均來自SIT工程科學(xué)與力學(xué)系）和重宗宏樹副教授（SIT電氣工程系）在內(nèi)的團(tuán)隊(duì)更進(jìn)一步，設(shè)計(jì)了一種自感應(yīng)EHD泵，它使用電化學(xué)雙傳感器（ECDT）來感應(yīng)流體流動，反過來激活電化學(xué)反應(yīng)并增加電流。

自感應(yīng)技術(shù)最近在壓縮軟體機(jī)器人方面引起了很多關(guān)注。在軟體機(jī)器人中加入傳感器可以增強(qiáng)其多功能性，但往往會造成復(fù)雜的布線和臃腫。前田教授解釋說："自感應(yīng)驅(qū)動技術(shù)可以幫助解決這個問題，并使軟體機(jī)器人小型化。這篇論文于2022年1月7日在網(wǎng)上公布，并于2022年1月19日發(fā)表在ACS應(yīng)用材料與界面雜志上。"

該團(tuán)隊(duì)在他們之前設(shè)計(jì)的EHD泵的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了ECDT。該泵由平面電極的對稱排列組成，它允許通過簡單地改變電壓來輕松控制流動方向。此外，由于兩邊的電場強(qiáng)度相同，這種安排使得每個方向上的流動沒有障礙，而且數(shù)量也相同。

智能材料實(shí)驗(yàn)室（SIT）的博士生、該研究的第一作者Yu Kuwajima說："研究小組評估了可檢測流量范圍、速率、靈敏度、響應(yīng)和松弛時間等方面的傳感性能，并使用數(shù)學(xué)建模來理解傳感機(jī)制。ECDT可以很容易地被集成到流體系統(tǒng)中，而不會產(chǎn)生膨脹或復(fù)雜性。此外，研究人員通過使用它來驅(qū)動一個吸盤檢測、抓取和釋放物體來測試其性能。"

前田教授說："ECDT的優(yōu)勢在于它的制造不需要任何特殊設(shè)備或復(fù)雜的加工。此外，它體積小，重量輕，并表現(xiàn)出廣泛的靈敏度。"