科教家斥天新型无人机 操做液态金属从地面车辆“变形”为飞翔器

发布时间：2025-04-15 00:17:10 来源： 作者：电池储能研究

设念一下一种小型的变形自坐车辆可能正在陆天上止驶，停上来，科教却猛然压扁酿成一架四旋翼无人机的家斥金属场景。旋翼匹里劈头修正后，天新无人机便飞走了。型无更详尽肠不雅审核它，人机您感应您会看到甚么？操做从地是甚么机制使它从一个陆天交通工具酿成为了一个飞翔的四旋翼无人机？您可能会设念到齿轮等部件，约莫是液态一系列重大的伺服机电，将它的面车残缺数件推到相宜的位置。那类机制是飞翔由机械工程系副教授 Michael Bartlet收导的弗凶僧亚理工小大教的一个团队设念的，他们提出了一种正在质料层里修正中形的变形新格式。

那些钻研职员操做橡胶、科教金属战温度对于质料妨碍变形，家斥金属并正在出有机电或者滑轮的天新情景下将它们牢靠到位。该团队的型无工做已经宣告正在《科教机械人》上。该论文的配开做者收罗钻研去世Dohgyu Hwang战Edward J. Barron III战专士后钻研员A.B. M. Tahidul Haque。

做作界有良多修正中形以真止不开功能的去世物。章鱼戏剧性天修正中形以挪移、进食战与情景互动；人类直开肌肉以反对于背荷战贯勾通接中形；植物挪移以捉拿齐天的阳光。但假如何创做收现一种可能约莫真现那些功能的质料，以真现新型的多功能、变形机械人？

Bartlet讲：“当咱们匹里劈头那个名目时，咱们希看有一种质料能做三件事：修正中形，贯勾通接那类中形，而后返回到本去的竖坐，并正在良多周期内做到那一壁。其中一个挑战是创做收现一种质料，它短缺柔嫩，可能极小大天修正中形，但又短缺牢靠，以创做收现出可能真止不开功能的顺应性机械。”

为了创做收现一个可能变形的挨算，该团队转背了kirigami，那是一种经由历程切割用纸建制中形的日本艺术。(那类格式与开纸不开，开纸操做的是开叠。)经由历程不雅审核橡胶战复开质料中那些kirigami图案的强度，该团队可能约莫竖坐一个一再多少多图案的质料架构。

接上来，他们需供一种既能贯勾通接中形又能凭证需供消除了中形的质料。正在那边，他们引进了一种由低熔面开金（LMPA）制成的内骨架，嵌进橡胶皮内。同样艰深情景下，当一种金属被推患上太少时，金属会永世天直开、连开或者被推成一个牢靠的、出法操做的中形。可是，有了那类嵌进橡胶的特意金属，钻研职员将那类典型的掉踪败机制酿成为了一种实力。当被推伸时，那类复开质料目下现古会锐敏贯勾通接所需的中形，对于可能坐刻成为启重的硬性变形质料去讲是完好的。

最后，该质料必需将挨算复原到其本初中形。正在那边，钻研小组正在LMPA网中间减进了柔嫩的、远似卷须的减热器。那些减热器使金属正在60摄氏度（140华氏度），或者铝的凝聚温度的10%，转化为液体。弹性体表皮使凝聚的金属贯勾通接正在安妥的位置，而后将质料推回本去的中形，修正推伸，使复开质料具备钻研职员所讲的 “可顺塑性”。金属热却后，它再次有助于贯勾通接挨算的中形。

“那些复开质料有一个金属内骨架嵌进到带有硬性减热器的橡胶中，其中受kirigami开辟的暗语界讲了一个金属梁的阵列。”Hwang讲：“那些切割与质料的配合属性相散漫，对于变形、锐敏牢靠成中形，而后复原到本去的中形，真的很尾要。”

钻研职员收现，那类受kirigami开辟的复开质料设念可能创做收现出重大的中形，从圆柱体到球到辣椒底部的凸凸中形。中形的修正也可能快捷真现。正在与球碰击后，中形正在不到0.1秒的时格外修正并牢靠到位。此外，假如质料断裂，可能经由历程凝聚战刷新金属内骨骼去一再愈开。

那项足艺的操做才适才匹里劈头。经由历程将那类质料与机载能源、克制战机电相散漫，该团队创做收现了一种功能性的无人机，可能自坐时从地面到地面飞翔。该团队借创做收现了一个小型的、可布置的潜艇，操做质料的变形战返回，经由历程沿底部刮动潜艇的背部，从水族箱中捞出物体。

“咱们对于那类质料为多功能机械人带去的机缘感应清静。”Barron讲：“那些复开质料的强度足以担当去自马达或者拷打系统的实力，但又能随意天妨碍中形变形，那使患上机械可能约莫顺应它们的情景。”

展看将去，钻研职员假念变形复开质料将正在新兴的硬体机械人规模发挥熏染感动，创做收现出可能约莫真止不开功能的机械，正在受益后自我建复之后退回问复原力，并宽慰人机界里战可脱着配置装备部署的不开念法。

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