麻省理工學院團隊設計改進新型““人造肌肉””材料可驅(qū)動微型飛行器實現(xiàn)長時間高精度飛行

相關論文以《一種由低壓長壽命介電彈性體致動器驅(qū)動的高升程微型空中機器人》為題發(fā)表，并被選為該期刊的封面文章。

介電彈性體致動器能夠基于電場驅(qū)動直接把電能轉(zhuǎn)化成機械能，用于軟體機器人的“ 肌肉” 制作。不過，相較驅(qū)動剛性機器人的壓電雙晶片和電磁電機等剛性執(zhí)行器，市面上大部分介電彈性體致動器的功率密度和壽命都較低，且需要較高的驅(qū)動電壓。

為此，來自麻省理工學院的研究團隊設計了一種“基于并聯(lián)多層電極材料技術、具有低驅(qū)動電壓、強耐久性”的新型介電彈性體致動器，不僅能夠提升微型飛行器的動力，而且使其各方面表現(xiàn)都優(yōu)于當前同尺度下的其它飛行器。

據(jù)了解，集成該介電彈性體致動器的空中機器人在現(xiàn)有亞克級空中機器人中性能最好、飛行時間最長，其懸停時間達到20秒，位置和姿態(tài)誤差分別小于2.5厘米和2度，并實現(xiàn)了超過200萬次驅(qū)動循環(huán)的長使用壽命。

而且，該機器人在升力重量比方面也有所提升，從之前的2：1提升到了3.7：1，是目前同尺寸下能達到的最好性能。

論文第一作者任智健稱，之所以他們能達到這樣的突破，歸功于進一步降低了介電彈性體致動器每一層彈性聚合物的厚度。

此外，該團隊針對介電彈性體致動器驅(qū)動電壓較高的問題做出了努力。此前介電彈性體致動器需要達到接近2000V的工作電壓才能使機器人完成起飛，而他們最新研制的介電彈性體致動器只需要大約500V的工作電壓。……