北卡罗来纳州立大学设计出一种仿毛毛虫机器人

软机器人广泛应用于生物医学工程、手术辅助、主动假肢、伪装和感知技术等领域。研究人员一直在探索如何使用各种外界刺激对软机器人实现驱动，包括压力、热量、电场、磁场和化学势。

自然界中的毛毛虫在向前运动时，固定前部的同时收缩后部，使尾部向前移动，毛毛虫后部产生一个特征性的隆起。固定后部的同时释放隆起，使整个躯体变平，实现向前移动，反向运动时则相反。实现双向运动的关键是控制身体弯曲。

近日，北卡罗来纳州立大学朱勇教授团队受毛毛虫启发，设计并制造了一种模仿毛毛虫、具有双向运动能力的高效爬行机器人。该机器人的运动行为是基于液晶弹性体热双晶制动器中银纳米线网络组成的图案化柔性加热器的焦耳热效应。通过设计银纳米线加热图案的焦耳热效应，可实现对不同制动模式的控制。作者表征了爬行机器人在正向和反向运动中的性能，并展示了其通过狭窄缝隙的能力。还通过试验和有限元分析研究了机器人的运动模式、爬行速度和通过狭窄间隙的能力。机器人的运动原理是通过设计加热模式和可编程加热，实现不同的温度和曲率分布，从而引起前端和后端与地面之间的摩擦差异。

该研究以Caterpillarinspiredsoftcrawling robotwithdistributed programmablethermal actuation为题发表在ScienceAdvances上。