近日，我院2020级本科生周帅和李远航在软体机器人研究方向取得进展，相关研究成果以“Integrated Actuation and Sensing: Toward Intelligent Soft Robots”为题发表在中国科技期刊卓越行动计划高起点期刊、Science partner Journal机器人与生命系统交叉领域期刊《Cyborg and Bionic Systems》。
该论文提出了软体机器人在柔性驱动和传感技术的整合与创新方法，并深入探讨了多种驱动和传感策略，详细比较了各自的优势与劣势。在选择驱动与传感器时，需仔细评估软体机器人的工作环境和运动需求，确保驱动器和传感器的性能兼容。为此，论文详细探讨了各种驱动策略，包括压力驱动、电驱动、外部刺激和形状记忆材料，同时提出了多种感知方式，如压力传感、磁场感知、压电、光学和电容传感器。
该研究认为软体机器人的未来发展在于驱动与传感的完美结合，例如通过柔性电子皮肤在软体机器人的表面集成传感器，或将传感器内部嵌入驱动器等集成方法。该研究同时强调了驱动和传感的平衡是软体机器人实现智能化的关键，选择合适的驱动和传感策略应根据应用场景的具体需求，例如在狭小空间内移动或需要更大驱动力的场合。
该论文提出了创新的设计理念与技术以促进驱动与传感的融合，例如将水凝胶、液晶弹性体、生物相容性聚合物等新型材料融入软体机器人主体中。新技术如纳米3D/4D打印也为制造更复杂更智能的软体机器人提供了新的可能性。如下图所示，论文概括了目前软体机器人在集成驱动与传感方面面临的挑战和未来的研究方向。基于多样化的驱动与传感集成的智能软体机器人有望在航空航天、医疗保健、穿戴设备、抓取器和仿生学等领域得到广泛应用。
图1 论文主要成果
论文第一作者为我院2020级本科生周帅和李远航，通讯作者为吕之阳教授和王乾乾教授。这项工作得到国家自然科学基金（22109021 和 52205590）、江苏省自然科学基金（BK20200375 和 BK20220834）和江苏省双创人才计划（JSSCBS20210100）的资助。
论文链接：https://doi.org/10.34133/cbsystems.0105