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  氣動(dòng)機(jī)器人手臂由于其廣泛的應(yīng)用而受到越來越多的關(guān)注。然而，其固有的低剛度使得它們不能勝任需要高負(fù)載能力或高力輸出的任務(wù)。另一方面，當(dāng)施加過大的壓力或遇到尖銳物體時(shí)容易受到損壞。為此，南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院李承輝教授課題組設(shè)計(jì)并合成了一種具有高機(jī)械剛度（楊氏模量為1.9 GPa，斷裂伸長(zhǎng)率<2%）以及優(yōu)異的變剛度特性（當(dāng)ΔT=90°C時(shí)，軟-硬態(tài)切換能力σ高達(dá)3268000倍）的配位自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)（PETMP-AIM-Cu）（圖1）。同時(shí)他們還將PETMP-AIM-Cu與基于動(dòng)態(tài)二硫鍵的自修復(fù)彈性體（LP-PDMS）相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種新的氣動(dòng)機(jī)械臂。該機(jī)械臂在室溫下具有高負(fù)載能力，同時(shí)在加熱時(shí)也能輕易變形，可以靈活得進(jìn)行氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)。得益于PETMP-AIM-Cu和LP-PDMS優(yōu)異的自修復(fù)能力，整個(gè)氣動(dòng)機(jī)器人手臂在破壞并修復(fù)后仍然可以正常驅(qū)動(dòng)。優(yōu)異的可變剛度和可修復(fù)性能使得這種氣動(dòng)機(jī)械臂在應(yīng)對(duì)復(fù)雜環(huán)境時(shí)的應(yīng)用也是非常有利的。該工作以“A Variable-Stiffness and Healable Pneumatic Actuator”為題發(fā)表在《Mater. Horiz.》上。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委的支持。

圖1. 自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)（PETMP-AIM-Cu）的高強(qiáng)度及優(yōu)異變剛度性能的表征及其動(dòng)態(tài)性示意圖

圖2 彈性體外殼的力學(xué)性能以及氣動(dòng)機(jī)械臂的設(shè)計(jì)思路

圖3氣動(dòng)機(jī)械臂的工作展示

  原文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/mh/d2mh01056a