静电致动-电介质-软体机器人介绍

在诸如软体机器人的应用中，静电多层系统Electrostatic multilayer systems，通常采用聚合物薄膜与可移动的绝缘流体相结合，从而实现致动。

在高电场的驱动下，在功率密度、驱动应变和速度方面，静电多层系统提供了强大的性能，但由于界面充电，从而遭受快速的力学衰减。驱动电压的高频极性反转是一种补救措施，但是涉及较大的功率消耗和不利的力学振荡。

近日，意大利特伦托大(University of Trento) Ion-Dan Sîrbu等, 奥地利开普勒大学(Johannes Kepler University) David Preninger，Martin Kaltenbrunner等，在Nature Electronics上发文，报道了固体/液体电介质多层堆叠中的力行为理论和实验框架，并独立于致动器设计，仅基于其介电特性。

基于该模型，开发了基于材料的解决方案，该解决方案依赖于匹配组成电介质的体电荷弛豫速率，用于各种软致动器系统：可调透镜、人造肌肉和触觉设备。在恒定电压操作下，该方法提供了不确定的、稳定的力输出，与不匹配的材料组合相比，功率损耗减少了1000倍。

 

图1:软静电多层系统Electrostatic multilayered systems，EMS。



图2:在静电多层系统EMSs中，力学变化和功率损耗测量。

 

图3:电活性聚合物zipping electroactive polymer, ZEAP透镜和液压放大的紫杉醇hydraulically amplified taxels, HAXEL致动器。

 

图4: 静电波纹肌肉Electrostatic bellow muscles, EBM和皮亚诺液压放大自愈静电Peano-hydraulically amplified self-healing electrostatic, Peano-HASEL人工肌肉。







审核编辑：刘清