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科研進(jìn)展

科研團隊在軌跡可編程軟體驅動(dòng)器研究取得新進(jìn)展

時(shí)間:2024-05-21  來(lái)源:醫工所 文本大?。骸?a href="javascript:doZoom(16)">大 |  | 】  【打印

近日,中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院生物醫學(xué)與健康工程研究所微創(chuàng )中心曹崇景副研究員課題組在A(yíng)dvanced Intelligent Systems(影響因子:7.4)發(fā)表了題為“A Quad-unit Dielectric Elastomer Actuator for Programmable Two-dimensional Trajectories”的文章,并獲選2024年第5期back cover封面文章。深圳先進(jìn)院博士實(shí)習生吳創(chuàng )為共同第一作者,曹崇景副研究員和李曉政博士后為共同通訊作者,深圳先進(jìn)院為本文的唯一單位。


文章封面報道截圖

原文連接:https://doi.org/10.1002/aisy.202300865



多自由度驅動(dòng)可極大拓展軟體驅動(dòng)器的適用性,但現有的多自由度軟體驅動(dòng)器普遍存在響應速度慢、機電效率低、非線(xiàn)性復雜等難題,致使實(shí)際應用受限。


為此,研究團隊提出了一種具有輸出軌跡高度可編程能力的介電彈性體驅動(dòng)器設計,基于精準運動(dòng)學(xué)和非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)模型開(kāi)發(fā)了針對輸入軌跡的電壓控制算法,可實(shí)現二維平面下復雜軌跡輸出,同時(shí)利用介電彈性體快速電致變形響應和諧振驅動(dòng)特性,實(shí)現了快速軌跡切換、高效能輸出和機電效率提升。


為了證明所提出軌跡可編程軟體驅動(dòng)器的軌跡輸出精準性,研究人員首先選擇漢字草書(shū)“中華”二字作為指定輸出軌跡,利用所提出的電壓控制算法反推出驅動(dòng)器所需電壓加載序列,最終實(shí)現了驅動(dòng)器在不到半毫米的田字格內書(shū)寫(xiě)草書(shū)“中華”二字,跟隨精度達98%以上。同時(shí),為了驗證軌跡可編程軟體驅動(dòng)器的動(dòng)態(tài)軌跡輸出可靠性,研究人員還展示了驅動(dòng)器在高頻率(~50Hz)、大行程下模擬蜂鳥(niǎo)在不同前進(jìn)速度中的撲翼軌跡。


該工作所設計的軌跡可編程軟體驅動(dòng)器在醫療機器人(如導絲導管精密操控)、仿生機器人等重要領(lǐng)域有著(zhù)廣闊的應用前景。





驅動(dòng)器書(shū)寫(xiě)草書(shū)“中華”二字展示




驅動(dòng)器模擬蜂鳥(niǎo)撲翼軌跡展示