能够像蛇鳞一样平稳移动的电池

韩国机械与材料研究所(KIMM)开发了一种灵活、可伸缩的电池,可以像蛇一样弯曲和伸展。这种电池可以有广泛的应用,从软机器人到可穿戴设备。

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这种电池模仿了蛇形鳞片结构中鳞片和柔性关节的设计。放大电池后,可以看到它由六角形电池和柔性电气互连组成。可伸缩结构通过可自由折叠和展开的柔性互连实现。
资料来源:韩国机械与材料研究所(KIMM)

由高级研究员张邦坤博士和纳米力学系首席研究员玄承敏博士领导的金姆研究团队开发了一种可伸缩电池结构,其特征基于蛇鳞的结构。

就像中篇小说《小王子》中吞下大象的蟒蛇一样,蛇的个体鳞片虽然坚硬,但可以折叠在一起以防止外部冲击。它们还具有结构特征,使其具有高度的可伸缩性和灵活性。

研究小组通过制造一种模仿蛇鳞片的机械元结构,开发出了具有优异稳定性和性能的高度可伸缩电池。不像传统的可穿戴设备在这种新技术中,设备的框架和电池紧密地结合在一起,这种新技术通过将几个小型硬电池连接成一个鳞片状结构来实现灵活的移动。

为了确保电池的安全,研究小组还将电池的变形降至最低材料通过鳞片状结构的优化设计构成电池。此外,每个电池单元的形状进行了优化,以实现单位尺寸的高容量。

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电池被应用到一个软机器人上,它的关节像蛇一样可移动,以观察其移动时的灵活性。电池可以连接到各种类型的机器人上,这些机器人以蛇形方式爬行或移动,根据它们的运动相应地改变其形状,同时提供动力来驱动未固定的机器人。
资料来源:韩国机械与材料研究所(KIMM)

设计电池的形状和连接部件是这项技术成就的关键方面。类似蛇鳞的六边形小电池与聚合物和铜材料连接,使用铰链机制折叠和展开。这种设计也有助于经济批量生产,因为电池可以通过切割和折叠柔性电极来制造,其制造工艺灵感来源于制造技术折纸.

这项新技术可以应用于人类可穿戴软机器人中的储能装置,需要软而灵活的储能装置,也可以应用于人类可穿戴软机器人中的储能装置康复为需要身体帮助的老人和病人提供的设备。此外,这些电池还可用作汽车的电源设备软机器人在灾难期间用于现场帮助执行救援任务。由于它们能够灵活移动并自由改变形状,机器人配备这些电池的人可以在这种灾难情况下进入被障碍物阻挡的狭窄空间。

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该电池能够与人体形状保持一致,并且能够自由变形以匹配佩戴者的动作。
资料来源:韩国机械与材料研究所(KIMM)

在未来,KIMM研究团队希望开发出能够增加软储能设备存储容量的技术。该团队还希望开发多功能软机器人,将人工肌肉与软机器人驱动技术相结合。

Bongkyun Jang博士表示,通过应用蛇鳞的结构和设计,KIMM研究团队开发了一种电池,不仅使用安全,而且保持了灵活性和可伸缩性。他还补充说,今后,他和他的团队将继续进行后续研究和开发,以便将这项技术用于康复医疗和救灾,并帮助确保公众的健康和安全。

该研究发表于软机器人.

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