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【環(huán)球網(wǎng)科技綜合報(bào)道】6月23日消息，記者從中科院官網(wǎng)了解到，近日，中國(guó)科學(xué)家利用類皮膚狀水凝膠傳感器，實(shí)現(xiàn)了繩驅(qū)動(dòng)連續(xù)體機(jī)器人柔性自我感知。

據(jù)悉，相關(guān)研究成果以“Cable-Driven Continuum Robot Perception Using Skin-Like Hydrogel Sensors”為題，發(fā)表在《Advanced Functional Materials》上。

繩驅(qū)動(dòng)連續(xù)體機(jī)器人（CDCR）是重要的軟體機(jī)器人，具有結(jié)構(gòu)輕巧、安全和自由度高等特點(diǎn)，能夠基于其自身的柔性和可拉伸性產(chǎn)生大幅度彎曲、扭轉(zhuǎn)變形等動(dòng)作，因此它可在狹窄和復(fù)雜的環(huán)境中很好地工作。目前，CDCR系統(tǒng)中常用的光纖布拉格光柵傳感器模量高、伸長(zhǎng)率極低、缺乏粘附機(jī)制，限制了軟體機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)且易與機(jī)器人分層，這使這種剛性的傳感器不適合集成系統(tǒng)。如何設(shè)計(jì)柔性可黏附傳感器，用于CDCR的自感知及其運(yùn)動(dòng)監(jiān)控仍是挑戰(zhàn)。

中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所智能高分子材料團(tuán)隊(duì)研究員陳濤、副研究員高國(guó)榮，與精密運(yùn)動(dòng)機(jī)器人團(tuán)隊(duì)研究員張弛、高級(jí)工程師鄭天江等合作，基于兩個(gè)團(tuán)隊(duì)在離子導(dǎo)電凝膠領(lǐng)域（Adv. Mater, 2020, 32, 2004290；Nano Energy, 2021, 90, 106614等）與CDCR領(lǐng)域（IEEE Access, 2019, 11, 174236；Symmetry, 2019, 11, 1158等）的研究成果，運(yùn)用由離子導(dǎo)電聚丙烯酰胺/海藻酸鹽/納米粘土聚合物復(fù)合水凝膠制成的類皮膚狀水凝膠傳感器，實(shí)現(xiàn)了CDCR柔性自我感知。

非共價(jià)交聯(lián)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的引入，使水凝膠具有良好的可拉伸性（1840%）、自粘附性（6.6 kPa粘附強(qiáng)度）及自修復(fù)性能，同時(shí)，能夠?qū)Χ喾N形變（拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)）進(jìn)行寬范圍的敏感響應(yīng)，將其作為類皮膚傳感器粘附在CDCR表面，CDCR能夠獲得感知運(yùn)動(dòng)的本體感覺和感知障礙物及陷阱的外感知。進(jìn)一步仿人類的感覺系統(tǒng)，研究構(gòu)建了用于調(diào)節(jié)CDCR彎曲的閉環(huán)控制系統(tǒng)，可構(gòu)建“驅(qū)動(dòng)-傳感-反饋”指導(dǎo)后繼驅(qū)動(dòng)的閉環(huán)控制。該研究為設(shè)計(jì)應(yīng)用于繩索驅(qū)動(dòng)的連續(xù)體軟機(jī)器人的傳感器和閉環(huán)系統(tǒng)建立了有效途徑。