具有集成介电弹性体传感器DET的充气太空机器人邓斐

具有集成介电弹性体传感器（DET）的充气太空机器人

奥克兰生物工程研究所和德累斯顿工业大学的研究人员最近设计了一种新型的太空航行用充气机器人。

这些机器人在SPIE数字图书馆中发表的论文中介绍，它们是使用电介质弹性体换能器创建的，该换能器实质上是由软橡胶材料制成的电容器。

进行这项研究的研究人员之一约瑟夫·阿什比告诉TechXplore称：“当前的太空技术受到其质量和体积的限制

要向一公斤的轨道发射，就需要数千美元。” “我们的研究旨在通过结合充气结构的更轻巧的智能材料替代物来替代或增强当前的技术。”

如果将它们与充气结构集成在一起，则DET可以帮助开发具有高包装效率且易于部署的软质低质量机器人。

实际上，由于电场产生的麦克斯韦应力，DET在施加电压时会变形。

与传统的电动机不同，这些电容器使研究人员无需复杂的重型齿轮机构即可产生各种运动和作用力。

通过检测DET拉伸时电容的变化，还可以将其用作应变传感器。这意味着它们还具有自我感知的优势，而无需外部监视系统。

“由于它们完全由柔软的材料制成，DET结构可以像气球一样膨胀”，阿什比解释说。“这意味着它们在部署时可以形成大型结构，但可以预先包装在狭小的空间中，这使其成为发射能力受到限制的太空应用的理想选择。”

在他们的研究中，Ashby和他的同事研究了通过驱动三个实验设计实现的运动。

在这些设计的第一个中，机器人的圆顶致动器是由一块带有分段电极的硅橡胶制成的。

第二种设计是相似的，但是圆顶致动器的伸长是为了从分段的相控致动产生运动运动。

最后，第三个是轧制的圆柱状设计，其接缝几何形状，电极位置和成分都有变化，这使研究人员可以实现多个共振和非共振运动。

阿什比说：“通过大规模部署能够通过低质量，低容量的运载工具部署能够移动和/或自我结构健康监测的大型结构，我们将能够扩大我们的太空探索能力，”阿什比说。“

从更狭窄的角度来看，使较小的卫星有机会部署和控制天线或阵列，否则它们的尺寸可能太大，这将大大改善它们的通信和电力设施。”

Ashby和他的同事使用市售的FEM软件对每个设计进行建模，然后在进行充气和驱动时在仿真中对其进行测试。尽管他们的实验产生了可喜的结果，但这些机器人仍处于开发的早期阶段。

为了使他们的技术成为当前空间执行器的可行替代方案，研究人员仍然需要克服许多关键挑战。例如，到目前为止，由于许多复杂的环境条件，DET在太空中的操作已被证明是不切实际的。

阿什比说：“我们现在计划继续开发现有的原型，同时也探索针对各种不同应用的其他可能的设计。” “我们还在努力开发屏蔽方法，以保护我们的机器人免受恶劣的太空环境的影响。”

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