深圳国际研究生院合作研究磁驱动柔性电池集成机器人取得新进展
新清华 2025年09月26日 第2377期 学术前沿
本成果被遴选为《科学进展》期刊当期封面。
本报讯 软体动物如章鱼、水母和鳐鱼,能够通过在组织内部无缝集成运动、感知与能量供给系统,实现对复杂环境的适应性运动,这种天然架构体现了生物的具身智能。相比之下,传统软体机器人多依赖传感、驱动和能量模块的横向拼接,受限于结构空间与固有变形,在集成高能量密度电源方面存在困难,限制了持续运行和动态适应能力。更重要的是,传统软体机器人搭载的柔性电池在变形和振动下电化学过程易受干扰,会导致其容量衰减,增加短路风险。同时,杨式模量不匹配也削弱了机器人运动性能。业内亟需发展垂直集成方法,在保持机器人柔顺性的同时最大化功能区域利用,实现驱动、感知与供能系统的高效协同,从而推动软体机器人迈向真正的具身智能。
近日,深圳国际研究生院丁文伯副教授团队与周光敏副教授团队合作提出了一种磁驱动柔性电池集成机器人。该机器人集成的抗形变柔性电池,在机器人固有磁场增强下表现出优异性能,200次循环后的容量保持率具有57.3%。这种柔性电池可在机器人本体上实现44.9%的大面积部署,通过与合理设计的柔性混合电路进行垂直集成,可在保持可变形性的同时将额外刚度降至最低。
这种执行器-电池-传感器的柔性垂直集成方法,构建了一个具备感知、通信和稳定供能能力的无束缚平台,最大化了柔性电池的抗形变能力和功能区域的利用率。该柔性垂直集成方法在仿鳐鱼软体机器人中得以成功应用,该系统在水下环境中展示了具身智能,包括扰动修正、避障和温度监测等多样化功能,并通过本体感知与环境感知实现了磁驱动运动过程中的实时决策。
研究成果以“磁场增强的垂直集成实现无绳软体机器人的具身智能”为题发表在《科学进展》(Science Advances)期刊上,并被遴选为当期封面论文。
丁文伯、周光敏,新加坡国立大学助理教授吴昌盛为该论文的共同通讯作者;清华大学深圳国际研究生院2021级博士生李潇洒、2022级博士生肖潇,新加坡国立大学2022级博士生肖潇为共同第一作者。
(深圳国际研究生院)