科学家打造灵活不受限的仿生形变电池组

　　韩国机械与材料研究所的一项新电池设计，有望让软体机器人能够像蛇一样灵活行动，且不会被传统造型的电池组件和难以扩展的续航能力给拖后腿。 在 8 月 16 日发表于《软体机器人》（Soft Robotics）期刊上的一篇文章中，研究团队提出了一种鳞片式的仿生形变电池概念。若顺利推广开来，其有望在软体机器人、可穿戴电子设备等领域发挥巨大的作用。

　　研究配图 - 1：基于蛇类鳞片灵感的超可变形结构

　　可以说，这套设想的本质，就是将一系列坚硬但很小的电池串接到一起，形成一组重叠的鳞片状结构，以使之能够随着设备而弯曲变形。

　　研究配图 - 2：模拟结构原型的 X / Y 轴示意

　　为实现这一目标，科学家们使用了小巧的六边形锂离子电池作为软体机器人的“鳞片”，并用聚合物 + 铜材将之连接到一起。

　　研究配图 - 3：面密度取决于电芯的形状

　　这些材料也能够作为铰链，以在不造成损坏的情况下，实现稳定的变形。

　　研究配图 - 4：电芯形状 / 面密度函数

　　每片六边形电池的形状，也经过了精心的优化，以最大限度地提升设备电池的整体容量。

　　研究配图 - 5：电芯图案阵列设计的多轴变形图解

　　此外参照蛇皮模型的可拉伸锂电池，即使在弯曲产生形变的时候，也能够保持其性能。

　　研究配图 - 6：拉伸弯曲双轴形变下的鳞片结构及其力学特性

　　测试表明，即使在弯曲变形和拉伸率高达 90% 的情况下，可拉伸锂电池也能在超过 36000 次循环的情况下保持其性能。

　　研究配图 - 7：电芯机械形变尺度 / 电化学性能

　　这样的特性，可让未来可穿戴设备和软体机器人都受益于此 —— 比如为老年患者提供康复服务的工作人员所使用的机器人。

　　研究配图 - 8：电芯形变 / 电子阻抗

　　其它可能性还包括需要在灾难环境中穿过狭窄空间的搜救机器人，以及带有人造肌肉的多功能软体机器人。

　　研究配图 - 9：柔性铰链的应变力评估

　　在向着这个目标努力前进的过程中，科学家们还希望进一步改进设计、以提升电池的存储容量。

　　研究配图 - 10：手部柔性可穿戴设备演示

　　感兴趣的朋友，可移步至《 Soft Robotics 》，以查看《Bioinspired, Shape-Morphing Scale Battery for Untethered Soft Robots》全文。

　　研究配图 - 11：无绳管状致动器（爬行示例）与覆盖了鳞片电池的软体机器人

　　【来源：cnBeta.COM】