武汉大学吴伟课题组AISY：基于形状记忆合金、印刷加热器和折纸技术的模块化纸基致动器

摘要：中国武汉大学图像传播与印刷包装研究中心吴伟课题组将印刷技术、折纸技术和拼插技术有机结合构建了一种模块化致动器。该致动器由形状记忆合金、印刷柔性加热器和弹性折纸结构组成，各模块之间相互独立且共同作用实现连续驱动。

关键词：Advanced Intelligent System，印刷电子技术，折纸技术，软致动器，武汉大学

软致动器与传统的刚性致动器相比，具有更高的柔软性和环境适应性。但其在使用过程中更容易产生破损，故障率较高，具有相对更短的生命周期。这就意味着，软体机器人需要更加简单有效的制备策略，采用能够延长使用寿命的方法来弥补不足。因此，研究人员更多的寻找较为合适的方法来制备软体驱动器。

传统技术是古人智慧的结晶，经过岁月的积淀后仍散发出巨大的活力。以印刷技术、折纸技术等为代表的经典传统技术，具有操作简便，灵活可控等优点。为软致动器的制备带来了新的发展机会。

中国武汉大学图像传播与印刷包装研究中心吴伟课题组开发了一种纸基软致动器，该软致动器将经典的拼插技术、折纸技术和丝网印刷技术融于一体，可以执行多种任务，如对物体的托举，推动物体在夹缝中前进等。这种软致动器是由形状记忆合金丝，印刷柔性加热器和弹性折纸结构组成。其中作为驱动单元的形状记忆合金丝具有较高的能量密度，当受到温度刺激时能够在短时间内产生较大形变。作为控制单元的印刷柔性加热器是实现软致动器驱动的关键，当对长度为288 mm的加热器施加6.5 V电压时，即可实现温度105.1 ºC，能够提供稳定有效的刺激温度。同时，作为恢复单元的弹性折纸结构其性能直接决定着软致动器连续运动的效果，对不同折纸结构进行力学分析后，最终使用的折纸结构与平面结构相比抗弯刚度提高了约2倍，有效的增强了恢复弹力，实现了更快更好的驱动效果。三个单元采用拼插的方法结合固定，为实现针对性替换功能创造了条件，最大程度的延长了整体器件的使用寿命。

研究者相信，该项研究将为传统技术在软致动器领域当中应用提供一种新的思路。这些经典的传统技术将会为软致动器的发展注入新的活力。相关论文在线发表在Advanced Intelligent Systems上。