北卡州立朱勇教授课题组《Sci. Adv.》：基于毛毛虫仿生的分布式、可编程热响应双向运动软体机器人

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图1 基于毛毛虫仿生的双向运动软体机器人

软体机器人的设计灵感往往来自自然界的软体动物，比如章鱼，蛇，毛毛虫等。近日，北卡罗来纳州立大学朱勇课题组提出了一种受毛毛虫启发的、具有多种爬行模式的高效软体爬行机器人。该机器人靠两种材料的不同热响应来驱动其身体发生弯曲。其中银纳米线制成的柔性加热器经过图案化之后可以独立加热不同的区域。自然界的毛毛虫能够通过弯曲其身体的不同部位实现向前和向后运动以及行进速度的控制（图1ab）。而在软体机器人领域，双向爬行是一项重要挑战。这一工作中，通过图案化的分布式加热器和可编程加热实现了机器人身体不同部位的温度和曲率的局部控制(图1c-f)。在不同的曲率分布下，机器人的前端和后端与地面之间的摩擦力大小关系发生变化，从而实现了双向运动。同时，由于对称的双驱动器设计，且每个驱动器都具有独立向前和向后驱动的功能，通过适当的驱动位置和时间编码，该机器人可以被设计通过一段狭长的通道并返回（图2）。这一功能可适用于灾后搜索和救援等应用场景。该项研究为多功能软体机器人研究提供了新的思路。这一工作以“Caterpillar-inspired soft crawling robot with distributed programmable thermal actuation” 为题发表在 《Science Advances》上。（Science Advances 9.12 (2023): eadf8014）文章的第一作者是北卡罗来纳州立大学博士后吴双博士。通讯作者是北卡州立大学教授朱勇。其他共同作者还包括北卡州立大学副教授尹杰，博士生洪尧烨和博士后赵耀。

图2 经过驱动位置和时间编码之后的软体机器人通过狭长的通道并返回。

原文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adf8014

朱勇教授课题组致力于固体力学和微纳材料以及相关应用的研究，包括纳米力学，MEMS系统以及基于纳米材料的可拉伸电子和软体机器人。课题组网站：https://www.mae.ncsu.edu/zhu/。

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