机械与自动控制学院系列学术讲座：可自由变形的曲面软体机器人

主讲人：刘珂 助理教授、研究员、博导

讲座时间：2022年4月22日星期五13:00

讲座地点：24-537/腾讯会议ID：991 678 541 密码：88068

报告人简介：

国家级领军人才，助理教授、研究员、博导。2013年于浙江大学建筑与土木工程系取得土木工程专业工学学士学位，2014年于美国伊利诺伊大学香槟分校取得土木工程硕士学位，2019年于美国佐治亚理工学院取得土木工程博士学位，师从美国工程院院士Glaucio H. Paulino 教授，并获得年度最佳博士论文奖。2019年至2021年任美国加州理工学院讲席教授Chiara Daraio课题组博士后研究员。2022年1月至今于北京大学工学院先进制造与机器人系任助理教授。主要研究方向为柔性结构与软体机器的设计与应用，具体包括：软体机器人；折叠与可展结构（如折纸结构、张拉整体结构等）；具有人工微结构的超材料；结构优化与人工智能设计；结构可靠性分析等。近五年来，在Science Robotics、Nature Communications、Physical Review Letters、Journal of Mechanics and Physics of Solids等高水平期刊上发表论文十余篇。研究工作受到学术界的高度认可并产生了较大的社会影响。其文章被Physical Review Letters选为特色文章,被《Scientific Reports》杂志选为编辑推荐文章和百佳文章，被《Proceedings of the Royal Society-A》选为封面文章。其研究工作还受到了BBC、Smithsonian，美国科学基金会（NSF）、美国物理学会（APS）、美国机械工程师学会（ASME）等国际知名媒体和科研机构的报道。

报告摘要：

我们首创了一种可以进行可控三维曲面自由变化的新概念软体机器人，并且展示了其操控荷载的能力。该设计由两层主动网格和一层被动网格构成夹心三明治结构，辅以盖板鳞片来构成连续的表面。根据电流大小的不同，上下两层主动网格在不同方向的局部收缩变形是可以进行实时独立调节的。对于壳体而言，其曲率取决于上下表面的局部应变，因此这种新型软体机器人结构可以通过电流的调节变换其曲率，形成不同的曲面形状。该研究的创新点为：（1）利用液晶弹性体材料（LCE）的可重复变形性，实现了曲面结构的实时可控重构。（2）通过引入向平面外屈曲的被动层，增加了结构的有效刚度，解决了以往薄壳类变形体或软体机器人难以承受荷载的缺点。（3）在开发中使用了简化力学模型，以较小的计算量实现了对曲面机器人受激后变形响应的较准确预测。（4）代表了软体机器人从有限变形模态向自由变形的新突破，未来可用于远程人机协作、三维显示及主动式可穿戴设备等应用场景。