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动态虚拟折痕
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《Sci.Adv.》收录,北卡州立大学提出多稳态元结构实现突破:单一薄膜单元呈现二十种稳态,机器人变形效率倍增
机器人大讲堂· 2025-10-24 09:26
多稳态薄壳元结构技术突破 - 研究团队提出基于可展曲面的多稳态薄壳元结构,可在无需外部锁定力条件下自由切换多种稳定形态[3] - 通过粘合H形缺口PET薄膜形成对称三维曲率结构,粘合距离从初始值增加时稳态数量从4种跃升至20种,弹性能量从0.41mJ提升至6.54mJ[4] - 单个单元变形效率达传统五稳态四顶点折纸积木的四倍,四单元网络可产生256种稳定配置[5] 动态虚拟折痕理论创新 - 提出"动态虚拟折痕"概念替代传统物理折痕,通过内部能量分布形成隐形弯曲引导线[12][13] - 虚拟折痕随结构变形动态变化,折叠不同折痕组可实现穹顶状到马鞍状等形态切换,最高能垒达8.6mJ[12][14] - 该理论为主动编程结构变形行为提供工具,使状态转换能垒可低至0.2-0.3mJ[12] 机器人应用场景拓展 - 非侵入式双稳态夹持器采用环抱式抓取,适用于豆腐等易碎物品及球形、锥形等异形物体[17][19] - 磁性多步态机器人集成磁响应材料,通过磁场控制实现12种形态切换,具备跳跃与爬行双模式[18][22] - 双响应机动爬行器结合磁驱动与压电薄膜,在T形迷宫中实现自主导航,适用于微创手术场景[23][25] 产业生态体系构成 - 工业机器人领域涵盖埃斯顿自动化、极智嘉等16家企业[31] - 服务特种机器人包含亿嘉和、普渡机器人等9家企业,医疗机器人领域涉及天智航、精锋医疗等13家企业[33][34] - 人形机器人产业汇集优必选科技、宇树科技等24家主体,核心零部件企业包含绿的谐波、因时机器人等28家供应商[35][36]