“柔性机器人”:在阳光下跳跃

《科技日报》记者从合肥工业大学获悉，该校成功开发出一种新型柔性薄膜智能碳纳米管驱动器，能够在低电压和太阳光下产生大变形，并模拟人类“手指”的手部运动，设计开发出一种在外界光线刺激下能够产生跳跃运动的柔性“机器人”。该结果最近发表在国际重要学术期刊《高级功能材料》上。

柔性智能驱动器无需复杂的能量转换装置，就能直接将光、电、热、湿度等外部能量转换成装置本身的机械变形，从而吸引了科学家们广泛的研究兴趣。然而，对于结构简单、变形快且大、多源响应、能够模拟飞行和跳跃等复杂运动的柔性作动器的研究仍存在许多挑战。

合肥工业大学和中国科学院苏州纳米科学研究所的研究团队设计并制备了一种卷曲形状的碳纳米管/聚合物双层薄膜驱动器，该驱动器在低电压和光照下能够快速大变形地从管状变为扁平状，并在电信号或光被去除后恢复到原来的卷曲形状。研究人员将驱动器的两端重叠起来，模拟拇指和中指的“小指”，从而构建了一个光驱动的跳跃“机器人”。在光照下，机器人两端的选择性不对称变形导致弹性势能的累积和瞬时释放，导致高度超过自身高度5倍的跳跃运动，伴随着空的滚动运动。通过改变入射光的方向，机器人也可以产生类似于翻滚的周期性摇摆运动。

“跳跃运动包括能量储存和瞬间释放。柔性仿生智能驱动材料装置不需要通过弹簧、齿轮等结构设计来积累、储存和快速释放能量，为实现跳跃运动提供了一种全新的途径。”合肥工业大学的研究员胡颖说，他们已经进一步开发了爬行机器人、仿生机械手和能在阳光下开花的仿生花。该成果在智能仿生、柔性传感等领域具有广阔的应用前景。(周辉，吴长锋)