磁性驱动与摩擦电传感在材料层面的集成，用于自适应软体机器人平台

《Advanced Materials》：Material-Level Integration of Magnetic Actuation and Triboelectric Sensing for Adaptive Soft Robotic Platforms

磁增强结构平台MASTA通过钕基磁颗粒实现磁致形变与摩擦纳米发电机传感的协同增强，电压提升325%，并成功应用于动态形态感知、磁控可重构运动及液滴触发的环境交互。

　　

摘要

将驱动装置和传感元件无缝集成到材料中对于开发紧凑型、自主性强且具有适应能力的机器人系统至关重要。然而，现有的方法通常依赖于模块化组件或多层结构，这导致了体积增大、制造复杂性增加以及集成密度受限。本文介绍了一种基于磁场的结构平台（MASTA），该平台用于摩擦电纳米发电机的传感和驱动功能，它通过不同的物理机制结合了磁场诱导的驱动效果与增强的摩擦电触觉传感。该平台采用高浓度的钕基磁性颗粒嵌入弹性体基质中，通过提高介电常数、磁电耦合效应和磁化电流来增强摩擦电输出，并实现了可编程的磁驱动功能。实验结果表明，与原始系统相比，MASTA的摩擦电性能显著提升，电压增加了325%；同时其磁驱动能力也非常强大。三个软体机器人应用验证了MASTA的多功能性：在分布式磁场下，通过基于剪纸技术的超弹性设计实现形状变化及运动和地面接触的自我感知；通过液滴触发实现可重构的运动和表面适应；以及通过受折纸启发的方式实现与环境之间的交互。总体而言，MASTA是一个多功能、具备自我感知能力且可磁编程的平台，它推动了智能软体机器人材料的设计发展，实现了实时感知、自适应行为以及无需额外驱动或传感组件的集成多功能性。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。