可实现驱动、感知的人工肌肉与皮肤系统
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产地:哈尔滨市
我们突破驱动系统的制造技术,克服现有技术回复慢、驱动源复杂、回复为单向、体型大等缺点,实现人工肌肉从精细到肌肉群的跨尺度调控,目前驱动强度为6MPa达到人工肌肉应用标准;突破感知系统的制造技术,克服现有电子皮肤感知范围窄、功能单一等缺点,实现超大量程感知、材料性能感知、风速测量等智能化创新应用,感知量程范围0.1mN-2.5x104mN达到电子皮肤应用标准。成果获得由工信部、财政部等六部委举办的第三届军民两用技术创新应用大赛铜奖。在美国福布斯网站和美国化学学会( ACS )当月头条科技视频中报道。国际著名期刊发表文章10余篇,授权专利4项。人工肌肉与皮肤系统的成功制备,将极大提升武器的智能化性能,提高生活质量,在军事与社会上带来巨大收益。目前可实现驱动、感知的人工肌肉与皮肤属于国际前沿科技,人工肌肉与皮肤仍未得到大量生产,在市场成为主流产品。这也正是人工肌肉与皮肤技术的新颖之处。就过去来看国内外企业与研究机构人工肌肉与皮肤方面所获得的技术成果而言,目前人工肌肉与皮肤技术仍具有以下缺陷单向驱动、回复慢、驱动力小、量程小、精度低、触感单一等缺点限制了其从实验到应用发展的渠道,本团队正是经过多年攻关,克服以上缺陷,面向应用,突破超大量程人工皮肤技术、多方向、多功能人工皮肤感知技术、抗疲劳人工皮肤技术、仿核心肌肉群驱动技术、人工肌肉精细驱动技术五项人工肌肉与皮肤关键技术,在技术上具备先进性与领先性。而本团队的人工肌肉与皮肤的独特性在于人工肌肉与皮肤技术的综合性,能够将人工肌肉技术与皮肤技术相结合,制造出真正意义上的人工肌肉与皮肤系统,为未来极大提升我军作战能力,减少恶劣环境执行任务的伤亡率,极大提高武器的智能化性能,有效维护我国领土安全。提高生活质量,释放自由时间,给伤者以健康身体,还世界以真实做出巨大贡献。
随着时代的变迁,目前正是以智能化为变革的新时代,智能机器人就是其中一个重要发展方向,而作为机器人的重要的支撑则是它收放自如的“肌肉”与触觉灵敏的“皮肤”。以电子皮肤为代表的人工触觉技术是机器与环境之间的主要界面之一,是实现机器智能化的重要硬件保障,同时也是目前人工智能领域发展的瓶颈问题之一。本团队制备的人工皮肤以其多功能多方向感知,超大量程,超长寿命在已有的技术(美国宇航局制备人工皮肤、飞利浦公司制造人工皮肤等)当中占据主导地位,技术领先。
智能化时代驱动力是关键,人工肌肉作为驱动力的一种表现形式,在推动智能化发展的过程中起到举足轻重的作用。本团队制备的人工肌肉则是基于变刚度理论,选取纳米碳宏观体材料(碳纳米管海绵和碳纳米管螺旋纤维)作为基元,与适当的轻质聚合物相复合,实现人工肌肉的快速响应,大的应力,长的疲劳寿命。与以往的人工肌肉技术(美国罗格斯大学记忆合金人工肌肉,美国华盛顿大学气动人工肌肉、华中科技大学气动人工肌肉等)相比较,这种纳米碳宏观体/聚合物智能复合材料的制备以及功能的实现处于国际领先地位,具备核心技术竞争力,在未来智能机器人的研发上能够占得先机。
人工肌肉与皮肤属于国际前沿科技,目前来看人工肌肉与皮肤仍未得到大量生产,在市场成为主流产品。但企业与研究机构已经对此投入大量资金进行研发与产出。就过去来看国内外企业与研究机构人工肌肉与皮肤方面所获得的技术成果而言,目前人工肌肉与皮肤技术仍具有以下缺陷单向驱动、回复慢、驱动力小、量程小、精度低、触感单一等缺点限制了其从实验到应用发展的渠道,本团队正是经过多年攻关,克服以上缺陷,面向应用,突破超大量程人工皮肤技术、多方向、多功能人工皮肤感知技术、抗疲劳人工皮肤技术、仿核心肌肉群驱动技术、人工肌肉精细驱动技术五项人工肌肉与皮肤关键技术,为人工肌肉与皮肤从实验室走向应用市场铺平道路。也为在未来市场竞争中占据领先地位。团队依托哈尔滨工业大学复合材料研究所,研究所形成了“崇德广业,穷理致用”的发展理念,建设了一支以院士、长江学者、新世纪人才等为代表的梯队层次合理、可持续发展后劲足的教学与科研队伍。其中中国工程院院士1人,中国科学院院士1人,973计划首席科学家3人,国家杰青获得者5人、“长江学者”7人,国家“千百万人才工程”入选2人,教育部新(跨)世纪优秀人才15人,国家优秀青年基金获得者3人,全国百篇优秀博士论文获得者1人。研究所长期坚持立足航天,服务国防,用力学的新理论和新方法解决航天与国防中的重大关键技术问题,围绕航空航天的轻量化、热防护、多功能与智能化以及高可靠等需求,凝练出需求迫切背景明确有具重要工程意义的研究方向。形成了热防护材料与结构、轻质材料与结构、多功能材料与结构、柔性材料与结构,智能材料与结构等主要研究方向。承担973、863和国家自然科学基金重点项目等100余项。近5年发表学术论文1200余篇,出版专著10余部。获国家科技进步二等奖1项、三等奖2项,国家技术发明二等奖4项,省部级科技进步一等奖11项。在智能复合材料领域沉积多年,具有雄厚的实力,团队优势显著。