用于机器人手和手臂的软传感、自我修复材料
由剑桥大学的研究人员开发的低成本果冻状材料可以感知应变、温度和湿度。而且与早期的自愈机器人不同，它们还可以在室温下进行部分自我修复。
软传感技术可以改变机器人、触觉界面和可穿戴设备等应用。然而，大多数软传感技术并不耐用，而且消耗大量能源。
“将软传感器结合到机器人技术中，我们可以从它们那里获得更多信息，例如肌肉紧张如何让我们的大脑获得有关我们身体状态的信息，”剑桥大学工程系的大卫哈德曼说，他是该研究的第一作者。该论文发表在NPG Asia Materials 杂志上。
作为欧盟资助的 SHERO 项目的一部分，Hardman 和他的同事一直致力于开发用于机器人手和手臂的软传感、自我修复材料。这些材料可以检测到它们何时受损，采取必要的措施来暂时治愈自己，然后恢复工作——所有这些都无需人工干预。
“我们多年来一直在研究自愈材料，但现在我们正在寻找更快、更便宜的方法来制造自愈机器人，”同样来自工程系的合著者 Thomas George-Thuruthel 说。
早期版本的自愈机器人需要加热才能愈合，但剑桥研究人员现在正在开发可以在室温下愈合的材料，这将使它们在实际应用中更有用。
“我们从一种廉价、可生物降解和生物相容的弹性明胶基材料开始，并针对如何通过添加大量导电成分将传感器整合到材料中进行了不同的测试，”Hardman 说。
研究人员发现，打印包含氯化钠（盐）而不是碳墨水的传感器会产生一种具有他们正在寻找的特性的材料。由于盐可溶于充水的水凝胶中，它为离子传导——离子的运动提供了一个均匀的通道。
在测量印刷材料的电阻时，研究人员发现应变的变化会导致高度线性的响应，他们可以用它来计算材料的变形。添加盐还可以感应超过传感器原始长度三倍的拉伸，因此可以将材料整合到灵活和可拉伸的机器人设备中。
自愈材料便宜且易于制造，无论是通过 3D 打印还是铸造。它们比许多现有的替代品更可取，因为它们显示出长期强度和稳定性而不会变干，并且它们完全由广泛可用的食品安全材料制成。
“考虑到它制造起来多么便宜和容易，这是一个非常好的传感器，”George-Thuruthel 说。 “我们可以用明胶制作一个完整的机器人，并将传感器打印在我们需要的任何地方。”
自我修复的水凝胶与一系列不同的材料结合良好，这意味着它们可以很容易地与其他类型的机器人结合使用。例如，研究人员所在的仿生机器人实验室的大部分研究都集中在人造手的开发上。虽然这种材料是一种概念验证，但如果进一步发展，它可以融入人造皮肤和定制的可穿戴和可生物降解传感器。
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